Počítače s kuriózním hardwarem. Martin Damek, 2007

Transkript

1 Počítače s kuriózním hardwarem Martin Damek, 2007

2 Vývoj přináší zvláštnosti vývoj je součástí přírody, společnosti i techniky velmi komplikovaný závisí na velkém množství faktorů reprezentací není jednoduchá linie, ale rozvětvený strom slepé větve a starší etapy vývoje se můžou zdát kuriózní navzdory krátké době vývoje v oblasti výpočetní techniky se zvláštnosti vyskytují i zde

3 Počítače v desítkové soustavě (1) desítková soustava je pro člověka přirozená, protože vychází z počtu prstů na rukách první počítače si zachovaly provádění operací v této soustavě, přestože z dnešního pohledu se jeví jako mnohem vhodnější soustava binární, která je založena na dvou základních stavech v dekadické soustavě byl navržen nejen analytický stroj Charlese Babbage, ale i první počítače 20. století jako Harward Mark I nebo ENIAC

4 Počítače v desítkové soustavě (2) ENIAC - soustava zvolena právě kvůli zvyklosti paměť obsahovala 20 střádačů, kde každý měl kapacitu deseti dekadických číslic každá číslice se ukládala do kruhu tvořeného 10 elektronkami možnost ukládání 20 desetimístných čísel střádač kombinoval vlastnosti sčítacího zařízení a ukládání číslic základní numerické operace

5 Počítače v trojkové soustavě (1) nejběžnější implementací trojkové (ternární) soustavy je tzv. symetrická trojková soustava založena na 3 hodnotách (-1, 0, +1) rozložení čísel je symetrické (záporná hodnota se získá záměnou -1 za +1 a naopak snadné odčítání (invertování odečítaného čísla a následné sčítání) záporná čísla nemusí mít znaménko

6 Počítače v trojkové soustavě (2) ve výpočetní technice se vyskytuje ojediněle 1840 Thomas Fowler sestavil počítací stroj v trojkové soustavě 1958 v Sovětském svazu na Moskevské státní univerzitě byl vyroben počítač Setuň vývoj byl zahájen o dva roky dříve S. L. Sobolevem cílem bylo vytvořit malý a levný počítač pro akademické prostředí

7 Počítače v trojkové soustavě (3) na výrobu byly použity polovodičové diody a feritové paměti údajně vykazovaly větší rychlost a spolehlivost a zároveň nižší spotřebu energie než obdobné řešení v binární soustavě Sovětským svazem byly počítače Setuň považovány za pouhou výstřednost žádný počítač nebyl exportován a plánovaná výroba v Československu také nebyla uskutečněna do roku 1965 bylo vyrobeno dohromady 50 počítačů

8 Přehled počítačů založených na jiné než binární soustavě Počítač Rok výroby Stát Číselná soustava Harward Mark I 1943 USA dekadická ENIAC 1944 USA dekadická IBM USA dekadická IBM /1962 USA dekadická IBM 360/ /1970 USA binární, dekadická Setuň 1958 Sovětský svaz ternární EPOS Československo dekadická EPOS Československo dekadická MSP 1965 Československo dekadická

9 Hydraulický počítač (1) analogové počítače nemusejí pracovat jen s elektrickými nebo mechanickými jevy 1949 Bill Phillips sestrojil počítač MONIAC (Monetary National Income Automatic Computer) někdy také označován jako Financephalograph nebo Phillipsův hydraulický počítač navržen za účelem dynamického modelování britské ekonomiky za pomocí hydraulického systému, kde voda představuje finanční toky

10 Hydraulický počítač (2) počítač byl přibližně 2 metry vysoký, přes 1 metr široký a na výrobu byla použita široká škála materiálu skládal se ze soustavy průhledných plastových nádržek různých velikostí navzájem propojených trubičkami každá nádržka představovala jeden prvek ekonomiky a jako peníze sloužila obarvená voda voda byla pumpována ze spodní části do vrchní velké nádržky (státní pokladny)

11 Hydraulický počítač (3) následně přetékala do nádržek umístěných níže, stejně jako vláda vynakládá peníze do jednotlivých resortů přelévání do ještě spodnějších nádržek představovalo další vzájemné působení v ekonomickém systému voda byla pumpována zpět nahoru a stávala se příjmy státu v podobě daní a jejich výše byla nastavena různou rychlostí pumpování rychlost proudění se také nastavovala sérií záklopek a protizávaží

12 Pneumatické obvody (1) požadavek na počítače pro extrémní podmínky pneumatické obvody poskytují velkou výpočetní kapacitu na malém objemu, odolnost vůči vysokým teplotám i radiaci, ale jsou relativně pomalé základem je pneumatický klopný obvod se dvěma stabilními stavy 1 nebo 0 jeden vstup a dva výstupy

13 Pneumatické obvody (2) 1. typ: směr proudění se určuje slabým bočním řídícím impulsem vzduchu; proudění setrvává v nastaveném směru i po ukončení impulsu 2. typ: mezi výstupními otvory je umístěna malá kulička, která do jednoho zapadne a umožní proudění jen neblokovaným výstupem vývoj pneumatických obvodů pokračoval až do poloviny šedesátých let, ale zájem postupně upadal, především kvůli rozvoji integrovaných obvodů

14 Obrazovková paměť (1) základem pro obrazovkové paměti je Williamsova trubice, která byla vyrobena během let Fredericem Williamsem a Tomem Kilburnem na principu katodové trubice (CRT Cathode Ray Tube) bitová informace ukládána v podobě tečky elektrického náboje na CRT obrazovce každá tečka podle hodnoty náboje představovala jedničku nebo nulu

15 Obrazovková paměť (2) čtení se provádělo kovovým snímačem na vnější straně obrazovky náboj se z obrazovky rychle vytrácel, a proto se provádělo obnovování obsahu paměti paměť byla uložena v kovovém krytu, aby se zabránilo vnějšímu elektrickému rušení v roce 1948 bylo dosaženo kapacity 2048 bitů použity v různých počítačích, např. IBM 701/702 později nahrazeny levnějšími feritovými paměťmi

16 Diskety nejen k ukládání dat (1) IBM 370 byl prvním počítačem, který používal polovodičovou paměť pro zápis a čtení svého mikrokódu IBM 360 měl energeticky nezávislou paměť, ale u verze 370 se obsah ztrácel po vypnutí bylo nutné mikrokód nahrát zpět do paměti při každém zapnutí, což se obvykle řešilo použitím magnetické pásky příliš velké a pomalé => potřeba menší, rychlejší a levnější přenosné paměti

17 Diskety nejen k ukládání dat (2) IBM zadala v roce 1967 požadavek do svého vývojového střediska v San Jose v Kalifornii na vytvoření takového zařízení pro nahrávání mikrokódu byl vyroben 8-palcový pružný disk s kapacitou 80 kb původně nebyl disk chráněn a brzy byl zašpiněn a poškrábán => uložen do plastového pouzdra 1971 stal se běžnou výbavou počítače IBM 370 o rok později umožněn opakovaný zápis

18 Hardwarově řešené multiprogramování pomalá periferní zařízení způsobovala dlouhé prodlevy ve zpracování programu aritmetickou jednotkou první návrhy multiprogramování více programů nahraných do paměti jakmile jeden přistoupil k periferii, tak se začal zpracovávat další uložený přestože někdy nemusel program přistoupit k periferii i po několik hodin, tak i tak vedlo multiprogramování k rychlejšímu zpracování