Počátky dnešních počítačů

ANM50565, zimní semestr 2015/16, přednáška 3/11 petr@koubsky.cz

binární logika

Turing

ENIAC

von Neumann

tranzistor

první komerční aplikace

George Boole1815 – 1864

Booleova algebra: formální logika ↔ aritmetika binárních čísel ↔ množinové operace

AND OR NOT

A B Y

0 0 0

1 0 0

0 1 0

1 1 1

Y = A ⋀ B

Binární logika – ANDAB

Y A B Y

Binární logika – ORAB Y

Y = A ⋁ B

A B Y

0 0 0

1 0 1

0 1 1

1 1 1

A

B

Y

Logické obvody nemusí být elektrické!

Obrázek (a dva následující) z knihy: W. Daniel Hillis: Vzor v kameni, Academia Praha 2003.

Binární logika - NOT

Y = ¬A

A Y

A Y

0 1

1 0

Aritmetika v počítačiA B C S

0 0 0 0

1 0 0 1

0 1 0 1

1 1 1 0half adder (půlsčítačka)

jednobitová úplná sčítačka čtyřbitová úplná sčítačka

Konrad Zuse, 1941

Obrázek: http://www.computerhistory.org/timeline/?year=1941 2006

1910 – 1995

Obrázek: z článku „Punched Cards to Petaflops“, Alan B. Carr, National Security Science, http://www.lanl.gov/discover/publications/national-security-science/2013-april/_assets/docs/punchcards-petaflops.pdf 04/2013

Los Alamos: tak se počítala atomová bomba

Obrázky: http://www.ilord.com/enigma.html a http://www.bletchleypark.org.uk/content/hist/worldwartwo/industrialisation.rhtm

Bletchley Park: tak se luštila Enigma

Bletchley Park, utajené pracoviště pro luštění německých kódů, v čele projektu Alan Turing, Gordon Welchman, Tommy Flowers.

Alan Turing1912 – 1954

Zakladatel matematické teorie počítačů (computer science) Turingův stroj, univerzální Turingův stroj Turingův test

Turingův stroj

• nekonečná páska • čtecí/zapisovací hlava • stavový registr • tabulka přechodů, tj. program • (symboln, stavn) → (symboln+1, posunk, stavn+1)

IBM ASCC/Mark I

Obrázky http://en.wikipedia.org/wiki/Harvard_Mark_I

Harvard (Howard Aiken) a IBM, spuštěn 1944, 16 x 2,5 x 0,6 m, 4500 kg, paměť na 72 čísel.

sčítání 0,3 s násobení 6 s dělení 15 s logaritmus 1 min.

ENIAC

27 tun, 17 500 elektronek, 2,5 x 1 x 26 m. V provozu 1946 - 1955.

Z3 (Německo

1941)

Atanasoff-Berry

(USA 1941)Colossus (UK 1943)

Mark I (USA 1944)

ENIAC (USA 1945)

součástky elektro-mechanický elektronický elektronický elektro-

mechanický elektronický

programování děrná páskažádné — ovládání

ručně

obvody, přepínače děrná páska obvody,

přepínače

větvení programu ne — ano ne ano

formát čísel binární binární speciální dekadický dekadický

John von NeumannVon Neumannova architektura (First Draft of a Report on the EDVAC,1945): počítač je tvořen procesorem, aritmetickou jednotkou, pamětí, vstupníma výstupním zařízením. Klíčovým prvkem je program uložený v paměti, nikoli například na externím paměťovém médiu. To znamená, že s ním lze zacházet jako s každými jinými daty, že jej lze jiným programem upravovata přepisovat. Rozdíl mezi programem a daty vlastně neexistuje, je to jen otázka kontextu.

„Young man, in mathematics you don't understand things. You just get used to them.“(*1903 Budapest, +1957

Washington, D.C.)

EDSAC, 1949 (Maurice Wilkes, Cambridge)

Von Neumannova architektura

Vstupní zařízení (např.

klávesnice)

Výstupní zařízení (např.

obrazovka)

Pracovní paměť (je v ní

programa data)

Aritmeticko-logická

jednotka (mění data na jiná

data)

Řadič (bere instrukce jednu po druhé)

UNIVAC1946: hlavní tvůrci ENIAC, J. Presper Eckert a John Mauchly, založili firmu EMCC, tu roku 1950 koupil Remington Rand

Instalace UNIVAC

Tabulka: http://en.wikipedia.org/wiki/UNIVAC_I

• 1947: První funkční tranzistor (Bell Telephone Laboratories: William Shockley, Walter Brattain, John Bardeen)

• 1951: UNIVAC I – první komerčně dostupný počítač

• 1957: Programovací jazyk FORTRAN

• 1959 - 1965 vznikal rezervační systém SABRE pro American Airlines, největší tehdejší IT projekt, 1000 terminálů po celých USA, 40 000 rezervací a 20 000 prodaných letenek denně

• 1960: Programovací jazyk COBOL

• 1961: Firmy Texas Instruments a Fairchild zahájily výrobu integrovaných obvodů

Bardeen, Shockley, Brattain, 1948

FORTRAN

K zapamatování• Logické obvody a dvojková soustava

• Technicky lze logiku počítače realizovat různými způsoby, elektronika není jediná možnost

• Turingův stroj

• von Neumannova koncepce

• Tranzistor

• Programovací jazyky