Orbis pictus21. století

Tato prezentace byla vytvořenav rámci projektu

Historie výpočetní Historie výpočetní technikytechniky

OB21-OP-EL-KONP-JANC-M-3-005 OB21-OP-EL-KONP-JANC-M-3-005

První počítač První počítač

Charles Babbage Charles Babbage navrhl navrhl první dva typy první dva typy mechanických počítačů: mechanických počítačů:

1.) diferenciální stroj (1822) - 1.) diferenciální stroj (1822) - výpočet hodnot polynomu výpočet hodnot polynomu (tvorba tabulek). Poháněný (tvorba tabulek). Poháněný parou, velký jako parou, velký jako lokomotiva. lokomotiva. Dokončená část prvního

"Diferenčního stroje" (sedmina plánovaného zařízení) - 1832

První počítačPrvní počítač2.) analytický stroj (1834) - mechanický počítač. 2.) analytický stroj (1834) - mechanický počítač.

Měl již základní části moderních počítačů: Měl již základní části moderních počítačů: aritmetickou jednotku ("mill"), paměť ("store") o aritmetickou jednotku ("mill"), paměť ("store") o kapacitě 1000 čtyřicetimístných čísel a řadič kapacitě 1000 čtyřicetimístných čísel a řadič ("control barrel"). Program byl čten z děrných štítků ("control barrel"). Program byl čten z děrných štítků (spojených do smyčky) a ihned prováděn; několik (spojených do smyčky) a ihned prováděn; několik snímačů dovolovalo vytvářet programy s cykly a snímačů dovolovalo vytvářet programy s cykly a větvením. Výstup byl na číslicovou tiskárnu. větvením. Výstup byl na číslicovou tiskárnu.

Z finančních důvodů nebyl ani jeden z těchto strojů Z finančních důvodů nebyl ani jeden z těchto strojů dokončen.dokončen.

Na snímku je aritmetická jednotka s tiskárnou.

První počítačPrvní počítač

Konrad Zuse Konrad Zuse vytvořil v letech 1934 až 1944 4 číslicové vytvořil v letech 1934 až 1944 4 číslicové počítače: počítače:

Z1: Čistě mechanický. Vstup a výstup 4místná čísla, paměť 16 Z1: Čistě mechanický. Vstup a výstup 4místná čísla, paměť 16 slov po 24 bitech (destička se zasouvanými tyčinkami). slov po 24 bitech (destička se zasouvanými tyčinkami).

Z2: Používal relé. Nedostatečná spolehlivost. Z2: Používal relé. Nedostatečná spolehlivost. Z3: Relé (2400 ks). Paměť 64 slov po 22 bitech. Zničen při Z3: Relé (2400 ks). Paměť 64 slov po 22 bitech. Zničen při

náletu. náletu. Z4: Analogie Z3, ale mechanická paměť. Pracoval až do r. Z4: Analogie Z3, ale mechanická paměť. Pracoval až do r.

1950. 1950.

První počítačPrvní počítač

Howard AikenHoward Aiken - Mark 1 (IBM 1943, předán do Harvardu).- Mark 1 (IBM 1943, předán do Harvardu).

72 registrů; každý fungoval jako paměť (23 dekadických 72 registrů; každý fungoval jako paměť (23 dekadických číslic) a současně jako sčítačka-odečítačka. Mechanický, 750 číslic) a současně jako sčítačka-odečítačka. Mechanický, 750 tisíc součástektisíc součástek

Atanasoff a BerryAtanasoff a Berry - ABC. První elektronický počítač. - ABC. První elektronický počítač. Nedokončen. Nedokončen.

První počítačPrvní počítač COLOSSUSCOLOSSUS – Roku 1943 byl Angličany sestaven prototyp – Roku 1943 byl Angličany sestaven prototyp

počítače určeného k lámání německých šifer, vytvářených počítače určeného k lámání německých šifer, vytvářených šifrovacím strojem Enigma, který se nazýval Colossus Mark I. šifrovacím strojem Enigma, který se nazýval Colossus Mark I.

Používal vakuové elektronky a v následujícím roce byl Používal vakuové elektronky a v následujícím roce byl zprovozněn vylepšený Colossus Mark 2. zprovozněn vylepšený Colossus Mark 2.

Colossus byl prvním používaným plně elektronickým Colossus byl prvním používaným plně elektronickým počítačem. počítačem.

Jeho vstup tvořila papírová páska a bylo jej možné Jeho vstup tvořila papírová páska a bylo jej možné nakonfigurovat na řešení různých úloh Boolovy logiky. nakonfigurovat na řešení různých úloh Boolovy logiky.

Jeho existence a princip fungování byli přísně tajné až do 70-Jeho existence a princip fungování byli přísně tajné až do 70-tých let minulého století. tých let minulého století.

Po válce Winston Churchil osobne vydal rozkaz, aby byl Po válce Winston Churchil osobne vydal rozkaz, aby byl Colossus zničen. Colossus zničen.

První počítačPrvní počítač

ENIACENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer - (Electronic Numerical Integrator And Computer - Eckert a Mauchly). Elektronická varianta Harvard Mark 1. Eckert a Mauchly). Elektronická varianta Harvard Mark 1.

Prvním univerzálním plně elektronickým počítačem byl stroj Prvním univerzálním plně elektronickým počítačem byl stroj zvaný zvaný ENIACENIAC, který vznikl v roce 1945 (konstrukce začala , který vznikl v roce 1945 (konstrukce začala v roce 1943v roce 1943)) ve Philadelphii v USA. ve Philadelphii v USA.

Skládal se přibližně z 19000 elektronek, chlazený byl dvěma Skládal se přibližně z 19000 elektronek, chlazený byl dvěma leteckými motory a zabíral celou halu. leteckými motory a zabíral celou halu.

Byl to stroj využívaný pro vojenské účely, sloužil pro Byl to stroj využívaný pro vojenské účely, sloužil pro matematické výpočty, zejména k vývoji nových zbraní. matematické výpočty, zejména k vývoji nových zbraní.

Později byl předělán na počítač řízený programem v paměti. Později byl předělán na počítač řízený programem v paměti. Pracoval do roku 1955. Pracoval do roku 1955.

První počítačPrvní počítač

EDVACEDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) - (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) - John von Neumann (1945): revoluční myšlenka uložit John von Neumann (1945): revoluční myšlenka uložit program do paměti.program do paměti.

Manchester Mark 1Manchester Mark 1 (od r. 1946). Elektronický; první počítač (od r. 1946). Elektronický; první počítač s programem uloženým v paměti. Paměť 32 slov po 32 bitech s programem uloženým v paměti. Paměť 32 slov po 32 bitech realizovaná jako obrazovková. realizovaná jako obrazovková.

V dalších letech probíhal vývoj počítačů rychlým tempem, jak V dalších letech probíhal vývoj počítačů rychlým tempem, jak ukazuje tabulka 1.ukazuje tabulka 1.

Vývoj počítačůVývoj počítačů

Tab. 1 Vývoj počítačů od jejich vzniku

Novodobá historie počítačů – počítače Novodobá historie počítačů – počítače typu PC = Personal Computertypu PC = Personal Computer

IBM PC IBM PC (Personal computer), nebo též IBM 5150, vyrazilo do (Personal computer), nebo též IBM 5150, vyrazilo do světa roku 1981 s procesorem světa roku 1981 s procesorem 80888088 firmy Intel vnitřně firmy Intel vnitřně šestnáctibitovým, ale s okolím komunikujícím po osmibitové šestnáctibitovým, ale s okolím komunikujícím po osmibitové sběrnici, schopným adresovat až 1MB paměti, taktovaným na sběrnici, schopným adresovat až 1MB paměti, taktovaným na 4,77 MHz 4,77 MHz

PC XT PC XT (eXtended technology) roku 1983 přidal do sestavy (eXtended technology) roku 1983 přidal do sestavy pevný disk s tehdy běžnou kapacitou 10 až 40 MB pevný disk s tehdy běžnou kapacitou 10 až 40 MB

Novodobá historie počítačů – počítače Novodobá historie počítačů – počítače typu PC = Personal Computertypu PC = Personal Computer

V roce 1982 se objevil procesor V roce 1982 se objevil procesor 8028680286, jehož adresová , jehož adresová sběrnice je 24bitová, což už umožňovalo adresovat celých 16 sběrnice je 24bitová, což už umožňovalo adresovat celých 16 MB paměti. Během roku 1984 se stal srdcem PC AT MB paměti. Během roku 1984 se stal srdcem PC AT (Advanced Technology) s 5¼“ disketami 1,2 MB a s podporou (Advanced Technology) s 5¼“ disketami 1,2 MB a s podporou 46 pevných disků v BIOSu na základní desce.46 pevných disků v BIOSu na základní desce.

8038680386 - tento plně 32bitový procesor – 32bitová je jeho vnitřní - tento plně 32bitový procesor – 32bitová je jeho vnitřní i vnější datová i adresová sběrnice – měl možnost adresovat až i vnější datová i adresová sběrnice – měl možnost adresovat až 4 GB paměti.4 GB paměti.

Novodobá historie počítačů – počítače Novodobá historie počítačů – počítače typu PC = Personal Computertypu PC = Personal Computer

Během roku 1990 přišel Intel s procesorem Během roku 1990 přišel Intel s procesorem 8048680486, který byl , který byl vlastně spojením procesoru 80386, koprocesoru 80387 a 8 KB vlastně spojením procesoru 80386, koprocesoru 80387 a 8 KB vyrovnávací paměti. Procesor 80486 se dočkal vylepšení DX2 vyrovnávací paměti. Procesor 80486 se dočkal vylepšení DX2 a DX4 a také levnejší varianty SX. a DX4 a také levnejší varianty SX.

V roce 1993 přišel na svět první procesor bez čísla, ale s V roce 1993 přišel na svět první procesor bez čísla, ale s vlastním jménem - vlastním jménem - PentiumPentium. Pyšnil se šedesátičtyřbitovou . Pyšnil se šedesátičtyřbitovou datovou sběrnicí, rozdělením vyrovnávacích pamětí cache na datovou sběrnicí, rozdělením vyrovnávacích pamětí cache na část instrukční a datovou, obě po 8 KB, a schopností část instrukční a datovou, obě po 8 KB, a schopností zpracovávat instrukce po dvojicích. Začínal na frekvencích 60 zpracovávat instrukce po dvojicích. Začínal na frekvencích 60 Mhz a 66 MHz, k nám se však dostal až v provedeních pro Mhz a 66 MHz, k nám se však dostal až v provedeních pro frekvence 75 a 90 MHz. frekvence 75 a 90 MHz.

Generace počítačůGenerace počítačů Generace:Generace: Zpočátku dělení podle Zpočátku dělení podle součástkové základnysoučástkové základny: :

1. generace: elektronky 1. generace: elektronky 2. generace: (samostatné) tranzistory 2. generace: (samostatné) tranzistory 3. generace: integrované obvody 3. generace: integrované obvody

Někdy též nultá generace: elektromechanické prvky, zejména Někdy též nultá generace: elektromechanické prvky, zejména relé.relé.

Mezistupně - IBM 360: "2,5 až 2,7 -má" generace, Mezistupně - IBM 360: "2,5 až 2,7 -má" generace, počítače s VLSI obvody: 3,5-tá generace.počítače s VLSI obvody: 3,5-tá generace.

Generace počítačůGenerace počítačůPozději se generace dělily spíše podle převládajícího Později se generace dělily spíše podle převládajícího softwarusoftwaru: : 1. generace: programování ve strojovém kódu nebo v 1. generace: programování ve strojovém kódu nebo v

jednoduchých strojově závislých jazycíchjednoduchých strojově závislých jazycích

2. generace: vyšší programovací jazyky (Algol 60, Fortran, 2. generace: vyšší programovací jazyky (Algol 60, Fortran, Cobol) Cobol)

3. generace: operační systémy a modernější programovací 3. generace: operační systémy a modernější programovací jazyky jazyky

4. generace: OS a jazyky přizpůsobené uživatelům 4. generace: OS a jazyky přizpůsobené uživatelům

5. generace (plánovaná): ne výpočty, ale prvky umělé 5. generace (plánovaná): ne výpočty, ale prvky umělé inteligence (i rychlost se měla měřit ne v operacích za inteligence (i rychlost se měla měřit ne v operacích za sekundu, ale v logických úsudcích za sekundu); ovládání v sekundu, ale v logických úsudcích za sekundu); ovládání v přirozeném jazyce přirozeném jazyce

Rodiny počítačůRodiny počítačů

3 historické etapy:3 historické etapy:

Každý Každý exemplářexemplář počítače je unikát počítače je unikát

Každý Každý typtyp počítače je unikát počítače je unikát

RodinyRodiny počítačů s (aspoň zdola nahoru) kompatibilním počítačů s (aspoň zdola nahoru) kompatibilním strojovým kódem a softwarem strojovým kódem a softwarem

Kompatibilta a portabilitaKompatibilta a portabilita

kompatibilitakompatibilita:: zaměnitelnost (počítače, komponenty) nebo zaměnitelnost (počítače, komponenty) nebo schopnost spolupráce schopnost spolupráce

portabilitaportabilita:: schopnost programu pracovat ve více prostředích schopnost programu pracovat ve více prostředích nebo být snadno přenesen do jiného prostředí nebo být snadno přenesen do jiného prostředí

Základy výpočetní technikyZáklady výpočetní techniky Teoretické základy konstrukce počítačů položil americký matematik Teoretické základy konstrukce počítačů položil americký matematik John von John von

NeumannNeumann. Navrhl a ověřil obecnou strukturu počítače – platí dodnes. Navrhl a ověřil obecnou strukturu počítače – platí dodnes

Základy výpočetní technikyZáklady výpočetní techniky

Model počítače sestává ze tří základních blokůModel počítače sestává ze tří základních bloků

1.1. ProcesoruProcesoru, který provádí výpočetní operace podle instrukcí , který provádí výpočetní operace podle instrukcí programuprogramu

2.2. Operační (hlavní) pamětiOperační (hlavní) paměti, v níž se uchovávají data a , v níž se uchovávají data a instrukce programu a do které se v průběhu výpočtů ukládají instrukce programu a do které se v průběhu výpočtů ukládají mezivýsledky a výsledky zpracování datmezivýsledky a výsledky zpracování dat

3.3. Vstupních a výstupních (V/V) jednotekVstupních a výstupních (V/V) jednotek, které umožňují , které umožňují počítači komunikovat s okolímpočítači komunikovat s okolím

Základy výpočetní technikyZáklady výpočetní techniky

Hlavní paměť, aritmeticko-logická jednotka a řadič tvoří tzv. Hlavní paměť, aritmeticko-logická jednotka a řadič tvoří tzv. základní jednotkuzákladní jednotku a aritmeticko-logická jednotka (ALU) a a aritmeticko-logická jednotka (ALU) a řadič tvoří řadič tvoří procesorprocesor..

Počítač vykonává svou činnost podle programu uloženého v Počítač vykonává svou činnost podle programu uloženého v operační paměti.operační paměti.

Program je tvořen sledem instrukcí a slouží k řešení určité Program je tvořen sledem instrukcí a slouží k řešení určité úlohy.úlohy.

Základy výpočetní technikyZáklady výpočetní techniky

Při sestavování programu postupujeme následovně:Při sestavování programu postupujeme následovně:

1.1. Algoritmizujeme řešenou úlohu.Algoritmizujeme řešenou úlohu.

2.2. Algoritmus je převeden do posloupnosti na sebe Algoritmus je převeden do posloupnosti na sebe navazujících instrukcí, které tvoří program řešené úlohy. V navazujících instrukcí, které tvoří program řešené úlohy. V instrukci je obsažena informace, jaká operace se má instrukci je obsažena informace, jaká operace se má provádět a s jakými daty.provádět a s jakými daty.

3.3. Číselná data a instrukce se uchovávají v operační paměti Číselná data a instrukce se uchovávají v operační paměti počítače na paměťových místech označených adresami. počítače na paměťových místech označených adresami. Instrukce se provádějí v pořadí, v jakém jsou uloženy v Instrukce se provádějí v pořadí, v jakém jsou uloženy v paměti, nebo se větví podle jistých podmínek.paměti, nebo se větví podle jistých podmínek.

Základy výpočetní technikyZáklady výpočetní techniky

Technické prostředky jsou nezávislé na řešené úloze.Technické prostředky jsou nezávislé na řešené úloze.

Počítač má univerzální strukturu a řeší úlohy podle různých Počítač má univerzální strukturu a řeší úlohy podle různých algoritmů reprezentovaných programy.algoritmů reprezentovaných programy.

Děkuji za pozornostDěkuji za pozornost

Ing. Ladislav JančaříkIng. Ladislav Jančařík

LiteraturaLiteratura

M. Antošová, V. Davídek: Číslicová technika, KOPP České M. Antošová, V. Davídek: Číslicová technika, KOPP České Budějovice 2008Budějovice 2008

http://www.svethardware.czhttp://www.svethardware.cz