Úvod do výpočetní techniky Výpočetní technika I

Transkript

1 .. Výpočetní technika I Ing. Pavel Haluza ústav informatiky PEF MENDELU v Brně pavel.haluza@mendelu.cz

2 Vyučující předmětu Obsahová náplň Studijní literatura Požadavky na ukončení Vyučující předmětu Garant předmětu Ing. Petr Jedlička, Ph.D. ústav informatiky (1. patro), kancelář Q2.62 telefon: Přednášející Ing. Pavel Haluza Ing. Petr Jedlička, Ph.D. Cvičící Ing. Pavel Haluza Ing. Naděžda Chalupová, Ph.D. Ing. Vít Ondroušek, Ph.D. Výpočetní technika I Přednáška 1: 2 / 103

3 Vyučující předmětu Obsahová náplň Studijní literatura Požadavky na ukončení Vnitřní reprezentace dat Formáty uložení dat Informace v počítači Souborové systémy Základy práce v OS třídy Unix Základy práce v OS Windows Počítačová kriminalita Úvod do počítačových sítí Obsahová náplň přednášek Výpočetní technika I Přednáška 1: 3 / 103

4 Vyučující předmětu Obsahová náplň Studijní literatura Požadavky na ukončení Etapa A práce s procesorem MS Word 3 cvičení + samostudium test z Wordu ( malý zápočet ) Etapa B (od ) teorie číselné soustavy operační systémy třídy Unix operační systém MS Windows zápočtový test ( velký zápočet ) Obsahová náplň cvičení Výpočetní technika I Přednáška 1: 4 / 103

5 Vyučující předmětu Obsahová náplň Studijní literatura Požadavky na ukončení Studijní literatura PEZLAR, Z., RYBIČKA, J. Informatika pro ekonomy. Brno: Konvoj, ISBN BITTO, O. Microsoft Windows 7: podrobná uživatelská příručka. Brno: Computer Press, ISBN BITTO, O. Microsoft Windows Vista: podrobná uživatelská příručka. Brno: Computer Press, ISBN BRANDEJS, M. Linux praktický průvodce. Brno: Konvoj, ISBN HERBORTH, C. Unix a Linux: názorný průvodce administrátora. Brno: Computer Press, ISBN X. Aktuální novinky publikované na Internetu Výpočetní technika I Přednáška 1: 5 / 103

6 Vyučující předmětu Obsahová náplň Studijní literatura Požadavky na ukončení Požadavky na ukončení předmětu Test z Wordu v týdnu od ověření praktických dovedností ze cvičení udělení malého zápočtu plně v kompetenci cvičících Zápočtový test po skončení výuky, ve zkouškovém období (leden) účast možná až po získání malého zápočtu především ověření praktických dovedností ze cvičení orientace v pojmech z přednášek Legální Windows pro studenty předmětů garantovaných ústavem informatiky Výpočetní technika I Přednáška 1: 6 / 103

7 Vyučující předmětu Obsahová náplň Studijní literatura Požadavky na ukončení počítač, hardware, software informatika, teorie jednotky staré výpočetní pomůcky mechanické počítací stroje předchůdci počítačů generace počítačů vznik a vývoj operačních systémů Osnova přednášky Výpočetní technika I Přednáška 1: 7 / 103

8 Počítač, HW, SW Informatika, teorie Jednotky Počítač elektronické zařízení (stroj) na automatizované zpracování dat podle předepsaného programu zpravidla ovládán uživatelem, který poskytuje data ke zpracování prostřednictvím vstupních zařízení tvořen technickým vybavením (hardware) a programovým vybavením (software) Technické vybavení počítače všechny fyzické součásti počítače počítačová skříň (základní deska, pevný disk, zdroj) monitor, klávesnice, myš další vstupní a výstupní zařízení (tiskárna, skener) Programové vybavení počítače operační systém veškeré uživatelské programy Výpočetní technika I Přednáška 1: 8 / 103

9 Počítač, HW, SW Informatika, teorie Jednotky Informatika obor lidské činnosti, který se zabývá získáváním, uchováváním, zpracováváním a přenosem informací zahrnuje množství specializovaných vědních a technických oborů Teorie matematická vědní disciplína, která vznikla na konci druhé světové války (Claude Shannon) zkoumá informaci jako základní jev, který umožňuje existenci složitých systémů snaží se najít matematické vyjádření množství Výpočetní technika I Přednáška 1: 9 / 103

10 Počítač, HW, SW Informatika, teorie Jednotky Jednotky Základní jednotkou je bit (binary digit, b), nabývá hodnoty 0 nebo 1 Vyšší jednotkou je bajt (byte, B) = 8 bitů Násobky podle nových pravidel (ČSN IEC ) platných od roku 2004 Kibibajt (KiB) 1 KiB = 2 10 B = B Mebibajt (MiB) 1 MiB = 2 20 B = KiB Gibibajt (GiB) 1 GiB = 2 30 B = MiB Tebibajt (TiB) 1 TiB = 2 40 B = GiB Pebibajt (PiB) 1 PiB = 2 50 B = TiB Exbibajt (EiB) 1 EiB = 2 60 B = PiB Zebibajt (ZiB) 1 ZiB = 2 70 B = EiB Yobibajt (YiB) 1 YiB = 2 80 B = ZiB Velikosti běžných pevných disků osobních počítačů se dnes pohybují v řádu stovek GiB Výpočetní technika I Přednáška 1: 10 / 103

11 Počítač, HW, SW Informatika, teorie Jednotky Jednotky Dekadické předpony podle soustavy SI, dříve byly používány v chybném významu Kilobajt (KB) 1 KB = 10 3 B = B Megabajt (MB) 1 MB = 10 6 B = KB Gigabajt (GB) 1 GB = 10 9 B = MB Terabajt (TB) 1 TB = B = GB Petabajt (PB) 1 PB = B = TB Exabajt (EB) 1 EB = B = PB Zettabajt (ZB) 1 ZB = B = EB Yottabajt (YB) 1 YB = B = ZB Příklad klamavého označení výrobku: pevný disk s inzerovanou kapacitou 600 GB, ve skutečnosti pouze 572 GiB, rozdíl 28 GiB představuje téměř 6 DVD Výpočetní technika I Přednáška 1: 11 / 103

12 Pravěké nástroje porovnávání a směnný obchod kameny, části těl zaznamenávání materiály vhodné pro zářezy (kosti, hůlky, mušle, tvrdé plody, ) Věstonická vrubovka lýtková kost mladého vlka s 55 zářezy nalezeno 1936 při vykopávkách v Dolních Věstonicích stáří odhadováno na 25 až 28 tisíc let Výpočetní technika I Přednáška 1: 12 / 103

13 Zářezy do dřívek, uzly na provazech základy moderního účetnictví, registr dluhů kultura Inků v dnešní Bolívii, Ekvádoru a Peru (quipu) tibetští mniši, modlitební řemínky ještě ve 20. století použito pro evidenci dobytka vyhnaného na letní pastvu (vrubovky) mlynářské uzly v Německu Výpočetní technika I Přednáška 1: 13 / 103

14 Abakus (5 000 let př. n. l.) Malá Asie, později Řecko a Řím původně čáry v písku a kamínky mezi nimi později kuličky na drátě (calculi) Výpočetní technika I Přednáška 1: 14 / 103

15 Počítání na prstech (5. stol. př. n. l.) Řecko, prokazatelně také Čína, Indie, Persie, Turecko, Arábie, Aztékové, západní civilizace nejdříve jako malé děti, později různé pozice prstů zjednodušení zavedením symbolů pro čísla a číselných soustav (digitální digitus, prst) Summa de arithmetica (Luca Pacioli, 1494) Výpočetní technika I Přednáška 1: 15 / 103

16 Salamínská deska (3. stol. př. n. l.) nalezeno 1846 na řeckém ostrově Salamis jedna z mnoha podob abaku mramorová tabule s vytesanými početními kolonkami, číselnými znaky a symboly mincí Výpočetní technika I Přednáška 1: 16 / 103

17 Liny ( století) varianta početních desek používaná v Evropě místo vertikálních linek použity horizontální linky soustava vodorovných čar odpovídajících jednotlivým řádům na čáry se pokládaly kamínky nebo kreslily značky Výpočetní technika I Přednáška 1: 17 / 103

18 Suànpán (13. stol.) čínská varianta abaku, používá se dodnes v menší horní části představující nebe 2 korálky, každý znamená 5 jednotek ve větší spodní části představující zemi 5 korálků, každý znamená 1 jednotku v praxi více než 7 sloupců, typicky 12, 13 nebo 17, menší počet pro jednoduchost Výpočetní technika I Přednáška 1: 18 / 103

19 Soroban (16. stol.) japonská varianta abaku, mírná úprava čínské varianty 21 (23, 27, 31) sloupců s 1 korálkem nahoře a 4 dole souboj soroban elektronický počítač, Kiyoshi Matsuzaki Thomas Nathan Wood, základní aritmetické operace, po dvou dnech výsledek 4 : 1 Výpočetní technika I Přednáška 1: 19 / 103

20 Sčot (17. stol.) ruská varianta abaku, dětské kuličkové počitadlo 10 korálků v 10 řadách, dráty mírně do oblouku počet jednotek řádu udává počet přesunutých korálků Výpočetní technika I Přednáška 1: 20 / 103

21 moderní čínský úřad typická ruská tržnice Výpočetní technika I Přednáška 1: 21 / 103

22 John Napier of Merchiston ( ) autor pojmu logaritmus podnět pro vznik logaritmických tabulek (1614) Logaritmické pravítko (1621) převádění násobení na sčítání a dělení na odčítání v 70. letech 20. stol. nahrazeno prvními kalkulačkami Výpočetní technika I Přednáška 1: 22 / 103

23 Napierovy kosti (1617) deset hůlek s multiplikační tabulkou násobení velkých čísel jednociferným číslem v Číně používáno dodnes Výpočetní technika I Přednáška 1: 23 / 103

24 na principu ozubených kol Leonardo da Vinci ( ) podle poznámek a náčrtů (objeveno 1967) sestrojen fungující kalkulátor Mechanický kalkulátor (Wilhelm Schickard, 1623) násobení a dělení pomocí logaritmických převodů dva prototypy, v současnosti neznámo kde rekonstrukce v 50. letech 20. století podle náčrtů Výpočetní technika I Přednáška 1: 24 / 103

25 na principu ozubených kol Pascaline (Blaise Pascal, 1642) usnadnění složitých výpočtů spojených s výběrem daní kovový stroj o rozměrech ,5 cm 50 exemplářů, exponáty ve významných muzeích Výpočetní technika I Přednáška 1: 25 / 103

26 na principu ozubených kol Morlandův kalkulátor (Samuel Morland, 1666) počítání ve starých britských jednotkách 1 libra = 20 šilinků = 240 pencí = 960 farthingů Výpočetní technika I Přednáška 1: 26 / 103

27 na principu ozubených kol Krokový kalkulátor (G. Wilhelm von Leibniz, 1673) sčítání, odčítání, násobení, dělení, druhá odmocnina, zdokonalení Pascaliny ozubené kolo nahrazeno ozubeným válcem nepřekonáno do druhé poloviny 19. století Výpočetní technika I Přednáška 1: 27 / 103

28 na principu ozubených kol Arithmomèter (Charles X. Thomas de Colmar, 1820) první hromadně vyráběný a používaný kalkulátor čtyři základní aritmetické operace používán v mnoha variantách až do 1. sv. války ve 2. sv. válce výpočty při konstrukci atomové pumy Výpočetní technika I Přednáška 1: 28 / 103

29 na principu ozubených kol Odhnerky (Willgodt Theophil Odhner, 1873) ruční kalkulačky se speciálními ozubenými koly a proměnným počtem zubů díky všestrannosti používané po mnoho desetiletí v SSSR vyráběny ještě v 70. letech 20. století Výpočetní technika I Přednáška 1: 29 / 103

30 na principu děrných štítků Tkalcovský stav (Joseph-Marie Jacquard, 1805) výroba vzorovaných tkanin děrné štítky spojené provázky Výpočetní technika I Přednáška 1: 30 / 103

31 na principu děrných štítků Děrnoštítkový stroj (Hermann Hollerith, 1889) děrný štítek jako paměťové médium poprvé použito 1890 při sčítání lidu v USA 1896 TMC 1911 CTR 1924 IBM Výpočetní technika I Přednáška 1: 31 / 103

32 Charles Babbage ( ) matematik, filozof, ekonom, vynálezce, strojní inženýr jedna z klíčových postav prehistorie informatiky rozluštění Vigenèrovy šifry Výpočetní technika I Přednáška 1: 32 / 103

33 Diferenciální stroj (Charles Babbage, 1822) výpočet hodnot kvadratických polynomů pro technické problémy nebyl nikdy dokončen 1991 sestaven podle originálních plánů, fungoval Výpočetní technika I Přednáška 1: 33 / 103

34 Analytický stroj (Charles Babbage, 1833) všeobecně použitelný počítač na mechanické bázi aritmetická jednotka, paměť, vstupní zařízení, tiskárna program nebyl uložen v paměti, ale čten snímačem první programátorka Augusta Ada (dcera G. Byrona) nebyl nikdy plně realizován, předběhl dobu o 100 let Výpočetní technika I Přednáška 1: 34 / 103

35 Etapy vývoje výpočetních systémů Kritéria dělení použité stavební prvky a obvody výkonové parametry druhy pamětí typy periferních jednotek a způsob jejich připojení k primární jednotce programové vybavení a oblast jeho využití Dosud nebylo přesně vymezeno a časově ukotveno, nejasnosti ohledně příslušnosti některých počítačů k dané generaci Výpočetní technika I Přednáška 1: 35 / 103

36 Stručný přehled vývoje elektronických počítačů ve 20. stol. Období Velikost Aktivní prvky Využití Vyráběné množství 40. léta haly elektronky vojenské účely jednotlivé kusy 50. léta místnosti tranzistory vojenské účely, hromadné zpracování dat malosériová výroba 60. léta skříně integrované hromadné zpracování sériová výroba obvody dat, vědecké výpočty 70. léta malé skříně lepší integrov. obvody široké využití v ekonomice a vědě velkosériová výroba 80. léta krabice na stole mikroprocesory všechny oblasti zpracování a přenosu informací hromadná velkovýroba 90. léta sešit A4 výkonnější mikroprocesory všechny oblasti práce s mi, hromadné použití ve školství a domácnostech hromadná velkovýroba, koncentrace firem Výpočetní technika I Přednáška 1: 36 / 103

37 Milníky vývoje elektronických počítačů Vannevar Bush ( ) kalkulátor pro řešení komplexních diferenciálních rovnic (1931) článek o návrhu zařízení fungujícího na principu hypertextu (1945), realizováno po 40 letech Elektronické počítače vynález elektronky (1904, Lee De Forest) pokusy s využitím elektromagnetických relé (1937, Howard Hathaway Aiken) Výpočetní technika I Přednáška 1: 37 / 103

38 Nultá generace ( ) Konrad Zuse ( ) první fungující počítací stroj (1934) Z1 (Konrad Zuse, Helmut Schreyer, 1938) elektromechanický programovatelný počítač s pamětí na 16 čísel, první na světě nespolehlivý, pro praktické využití nevhodný Výpočetní technika I Přednáška 1: 38 / 103

39 Nultá generace ( ) Z2 (Konrad Zuse, Helmut Schreyer, 1940) mechanická paměť převzata ze Z1 výpočty pomocí obvodů na bázi elektromagnetických relé (celkem přibližně 200 ks) vývoj zastaven kvůli odvelení k vojsku Complex Number Calculator (Samuel Williams, George Stibitz, 1940) kalkulátor schopný pracovat s komplexními čísly Z3 (Konrad Zuse, Helmut Schreyer, 1941) první prakticky použitelný programovatelný počítač elektromagnetických relé zneužit fašisty ke sčítání lidí v koncentračních táborech 3 4 součty za vteřinu, násobení za 3 5 vteřin zničeno 1944 při náletu na Berlín Výpočetní technika I Přednáška 1: 39 / 103

40 Nultá generace ( ) ABC (John Vincent Atanasoff, Clifford Berry, 1941) řešení souběžných lineárních rovnic primární paměť v podobě kondenzátorů na otáčivých bubnech (60 ks po 50 bitech) předchůdce dnešních dynamických pamětí kmitočet 60 Hz (1 součet/s), množství chyb > 0,001 % Výpočetní technika I Přednáška 1: 40 / 103

41 Nultá generace ( ) Z4 (Konrad Zuse, 1941) první malý reléový samočinný počítač nevzbudil pozornost u armády, upadá v zapomnění zničen při náletu Výpočetní technika I Přednáška 1: 41 / 103

42 Nultá generace ( ) Harvard Mark I (Howard Hathaway Aiken, 1943) elektronický reléový počítač, délka 15 metrů, váha 5 tun, součástek, 800 km drátů desítková soustava, sčítání za 0,3 s, násobení za 6 s financováno IBM, demonstrace technických možností a první vstup do světa VT, kde později ovládla 75 % trhu později Mark II (1945) a Mark III (1947) Výpočetní technika I Přednáška 1: 42 / 103

43 Nultá generace ( ) Colossus (Alan Mathison Turing, 1943) luštění šifer německého stroje Enigma Colossus 2 (Alan Mathison Turing, 1944) plně elektronický, elektronek, pět čteček pásky s rychlostí znaků za vteřinu Výpočetní technika I Přednáška 1: 43 / 103

44 Nultá generace ( ) SAPO (Antonín Svoboda, 1957) tranzistor vynalezen 1947, ale východní blok s reléovými počítači o dvě generace pozadu jeden z nejspolehlivějších počítačů své doby elektromotor o výkonu 4,9 kw, relé, 400 elektronek, dvojková soustava, 3 operace za vteřinu 1960 shořel i s celou budovou VÚMS Výpočetní technika I Přednáška 1: 44 / 103

45 První generace ( ) Vakuová elektronka dovolovala odstranění pomalých a nespolehlivých mechanických cívkových relé Konstrukce počítačů převážně podle koncepce von Neumanna Diskrétní režim práce do paměti zaveden pouze jeden program a data po spuštění výpočtu již není možné s počítačem v průběhu výpočtu komunikovat plýtvání strojového času, pomalý operátor Rozvoj během 2. světové války především v USA, Velké Británii a Německu Výpočetní technika I Přednáška 1: 45 / 103

46 První generace ( ) ENIAC (John W. Mauchly, John P. Eckert, 1944) Electronic Numerical Integrator and Computer elektronek, kondenzátorů, rezistorů, relé, 30 tun, 160 m 2 chlazen dvěma leteckými motory, velmi pomalý vydržel vždy jen několik hodin, pak se musel opravit Výpočetní technika I Přednáška 1: 46 / 103

47 První generace ( ) MANIAC (John von Neumann, 1945) Mathematical Analyser, Numerical Integrator and Computer využití v atomové laboratoři v USA, významně přispěl k vyvinutí vodíkové bomby Výpočetní technika I Přednáška 1: 47 / 103

48 První generace ( ) Výstupní zařízení PROCESOR(CPU) Řídicí část (řadič) Zpracovatelská část(alu) Instrukce Data Hlavní (operační) paměť Sekundární paměť Vstupní zařízení von Neumannova koncepce počítače Výpočetní technika I Přednáška 1: 48 / 103

49 První generace ( ) Princip činnosti počítače podle von Neumannovy koncepce.1. do operační paměti se pomocí vstupních zařízení přes ALU umístí program, který bude provádět výpočet.2. stejným způsobem se do operační paměti umístí data, která bude program zpracovávat.3. proběhne vlastní výpočet, jehož jednotlivé kroky provádí ALU řízena řadičem.4. mezivýsledky jsou ukládány do operační paměti.5. po skončení výpočtu jsou výsledky poslány přes ALU na výstupní zařízení Odlišnosti moderních počítačů: multitasking, více procesorů, spojitý režim, vstupně-výstupní zařízení, zavádění programu do paměti po částech dle potřeby Výpočetní technika I Přednáška 1: 49 / 103

50 První generace ( ) SSEC (Wallace Eckert, 1948) Selective Sequence Electronic Calculator první univerzální počítač od IBM ovládací program zčásti v paměti, zčásti zadáván z programovací desky elektronek, relé, jediný exemplář Manchester Mark I (1948) 6 paměťových obrazovek, rychlé, levné, kompaktní program zadáván v binárním tvaru z klávesnice, ukládání do paměti, výstupy na obrazovce později se k týmu připojil Alan Turing a vymyslel pro tento stroj jazyk adres assembler Výpočetní technika I Přednáška 1: 50 / 103

51 První generace ( ) EDSAC (Maurice V. Wilkes, 1949) Electronic Delay Storage Automatic Computer vstupním médiem děrná páska, poprvé použito bootování prehistorickým mechanickým BIOSem revoluční operační paměť: data elektromagnetické impulsy ultrazvukové impulsy 32 rtuťových trubek o délkách 1,5 m elektrické impulsy kapacita 256 slov o šířce 35 bitů BIAC (John W. Mauchly, John P. Eckert, 1949) Binary Automatic Computer první pokus o letadlový palubní počítač 700 elektronek, 1 m 2, kapacita 512 slov o šířce 31 bitů vyhodnocování správnosti výsledků (dva procesory) Výpočetní technika I Přednáška 1: 51 / 103

52 První generace ( ) UNIVAC (John W. Mauchly, John P. Eckert, 1951) Universal Automated Computer první sériově vyráběný elektronkový počítač magnetická páska místo děrných štítků 1956 dovoz do Evropy Výpočetní technika I Přednáška 1: 52 / 103

53 První generace ( ) EDVAC (John W. Mauchly, John P. Eckert, 1952) Electronic Discrete Variable Automatic Computer podle projektu von Neumanna elektronek, taktovací frekvence 1 MHz vzor všech novodobých počítačů Výpočetní technika I Přednáška 1: 53 / 103

54 První generace ( ) EPOS I (Antonín Svoboda, 1960) modulární struktura tvořená základním počítačem a různými přídavnými jednotkami svérázný multitasking až pět programů současně přídavná magnetická paměť velikosti pračky konečný vzor elektronek, příkon kw Výpočetní technika I Přednáška 1: 54 / 103

55 Druhá generace ( ) Vynález tranzistoru (1947) John Barden, Walter H. Brattain, William Shockley malá součástka fungující stejně jako elektronka méně se zahřívá, vyšší odolnost vůči vnějším vlivům koncerny dlouho oddalovaly nástup éry tranzistorů Dávkový režim práce snaha o nahrazení pomalého operátora programy i data jsou umístěny do dávky počítač pracuje bez zbytečných časových prodlev První programovací jazyky FORTRAN (1954), ALGOL (1958), COBOL (1959) První operační systémy dodávány k sálovým počítačům (mainframe) Multics (1964, předchůdce Unixu), MFT (1967) Výpočetní technika I Přednáška 1: 55 / 103

56 Druhá generace ( ) IBM 1401 (1959) jeden z nejznámějších počítačů druhé generace desetitisíce tranzistorů Výpočetní technika I Přednáška 1: 56 / 103

57 Druhá generace ( ) National Elliot 803 (1960) postaveno přibližně 250 kusů zakoupila většina britských univerzit a vysokých škol Výpočetní technika I Přednáška 1: 57 / 103

58 Druhá generace ( ) IBM 7090 (1960) plně tranzistorový elektronický počítač 229 tisíc výpočtů za vteřinu použito vojenským letectvem pro spuštění systému balistických střel včasného varování 1964 spojení poboček aerolinií v 65 městech Výpočetní technika I Přednáška 1: 58 / 103

59 Druhá generace ( ) Z23 (Konrad Zuse, 1961) snímač děrné pásky, dálnopisná klávesnice, bubnová a feritová paměť, řadič, operační jednotka, výstupní děrovač děrné pásky Výpočetní technika I Přednáška 1: 59 / 103

60 Druhá generace ( ) Minsk 1 (1960), Minsk 2 (1962) střední univerzální počítače původem ze SSSR rychlost až 10 tisíc operací za vteřinu (Minsk 2) Minsk 22 vhodný k hromadnému zpracování dat vnější paměť v podobě magnetopáskové jednotky od roku 1965 instalovány v ČSSR ve velkém počtu Výpočetní technika I Přednáška 1: 60 / 103

61 Druhá generace ( ) MSP (1962) malý samočinný počítač, tranzistorový užití výpočetní v národním hospodářství DP 100 (1962) vyvrcholení éry děrnoštítkových souprav atraktivní pořizovací cena 2,5 mil. Kčs od roku 1967 sériová výroba export 200 ks do Polska, NDR a Jugoslávie Minsk 32 (1968) operační systém, větší paměť, čtyři programy současně pětkrát výkonnější než Minsk 22 EPOS II (1969) vychází z koncepce EPOS I, stavebnicového typu dvojkově kódovaná desítková soustava střední rychlost operací za vteřinu Výpočetní technika I Přednáška 1: 61 / 103

62 Vznik a vývoj programovacích jazyků Zpočátku počítače operační systém vůbec neměly Programátor musel se strojem rozmlouvat v jeho řeči (pouze formou 0 a 1) a přitom vědět, kde se v počítači co nachází S rozvojem výpočetní se tato metoda stávala pomalu neúnosnou, programátoři si proto pro vlastní potřebu vytvořili několik programovacích jazyků Program zapsaný v programovacím jazyce je soubor příkazů, které jsou překládány do strojového kódu pomocí překladače programovacího jazyka Místo nekonečných řad čísel ve dvojkové soustavě se zadávaly příkazy v podobě čísel osmičkové nebo šestnáctkové soustavy a později i skutečná slova Výpočetní technika I Přednáška 1: 62 / 103

63 Třetí generace ( ) Integrované obvody tranzistory vydávaly velké množství tepla, které poškozovalo součástky uvnitř počítače úplně se opouští od děrných štítků, postupně i od magnetických bubnů a jader hlavní externí paměť v podobě paměťových disků LED diody a obrazovky pro lepší výstup dat z počítače Programovací jazyky vázány na konkrétní hardware (assembler) hardwarově nezávislé (vyšší programovací jazyky) BASIC (1965), Pascal (1971), C (1972) potřeba programu, který by základní funkce systému obstarával sám a ulehčil programátorovi práci Výpočetní technika I Přednáška 1: 63 / 103

64 Třetí generace ( ) PDP-1 (1960) první komerční počítač s obrazovkou a klávesnicí Digital Equipment Corporation (DEC) Výpočetní technika I Přednáška 1: 64 / 103

65 Třetí generace ( ) IBM 360 (1964) nejznámější zástupci třetí generace různé modely a výkony (360/20 až 360/90) výroba v tisícových sériích Výpočetní technika I Přednáška 1: 65 / 103

66 Třetí generace ( ) Siemens 4004 (1965) německá alternativa k IBM 360 spolupráce s firmou RCA přes řadu Spectra 70 Výpočetní technika I Přednáška 1: 66 / 103

67 Třetí generace ( ) Souboj velmocí USA: ARPANET, prapředek dnešního Internetu SSSR: Jednotný Systém Elektronických Počítačů (EC) EC 1021 (1968) výzkumné práce řídí komise zemí RVHP snaha o kompatibilitu s IBM 360, vyrobeno cca 400 ks Výpočetní technika I Přednáška 1: 67 / 103

68 Třetí generace ( ) Tesla 200 (1969) vzhledem i vlastnostmi podobný IBM 360 použití pro výpočetní střediska a vysoké školy Generace 3,5 ( ) první mikroprocesor Intel 4004 vyšší hustota v integrovaných obvodech vyšší operační rychlost ADT 7000 (1974) završení produkce analogových počítačů z dílny VÚMS hybridní systém třetí generace SMEP (1977) Systém Malých Elektronických Počítačů (RVHP) kompatibilita s vybranými modely PDP SMEP-1: SM 3/20, SM 4/20 SMEP-2: SM 52/11, SM 52/12, SM 50/40, SM 50/50 Výpočetní technika I Přednáška 1: 68 / 103

69 Třetí generace ( ) EC 1025 (1979) inspirace řadou IBM 370, vlastní OS DOS 3 operační paměť 256 kb, operací za vteřinu Výpočetní technika I Přednáška 1: 69 / 103

70 Třetí generace ( ) EC 1026 (1980) operační paměť 512 kb, operací za vteřinu EC 1027 (1984) již zástupce čtvrté generace operační paměť 2 MB, operací za vteřinu Výpočetní technika I Přednáška 1: 70 / 103

71 Potřeba programu, který by základní funkce systému obstarával sám a ulehčil tak programátorovi práci První operační systém vyvinula firma IBM, která v té době měla téměř monopol na sálové počítače Se vznikem minipočítačů, které nevyžadovaly tak specializovanou obsluhu, vyvstala potřeba operačních systémů tak, jak je známe dnes 70. léta 20. stol. vznik legendárních operačních systémů VMS (DEC) a Unix (AT&T), oba původně pro sálové počítače Miniaturní integrované obvody 1968 vstup do výpočetní a datové zavedení čipů (křemíkové destičky se složitými obvody) Výpočetní technika I Přednáška 1: 71 / 103

72 Softwaroví giganti Apple, Inc , Cupertino, Silicon Valley, Kalifornie Steve Jobs (* 1955, 2011), Steve Wozniak (* 1950) Microsoft Corporation , Albuquerque, Nové Mexiko Bill Gates (* 1955), Paul Allen (* 1953), Steve Ballmer (* 1956) Výpočetní technika I Přednáška 1: 72 / 103

73 Softwaroví giganti Microsoft v roce 1979 Výpočetní technika I Přednáška 1: 73 / 103

74 Čtvrtá generace ( ) Altair 8800 (1975) první masově prodávaný osobní počítač Výpočetní technika I Přednáška 1: 74 / 103

75 Čtvrtá generace ( ) Apple I (1976) sestaveno Stevem Wozniakem a Stevem Jobsem pouze výpočetní jednotka, vše ostatní nutno dokoupit Výpočetní technika I Přednáška 1: 75 / 103

76 Čtvrtá generace ( ) Apple II (1977) první předmontovaný počítač konkurence: Atari, Commodore, ovládání ne pomocí operačního systému, ale pomocí jazyka Basic Výpočetní technika I Přednáška 1: 76 / 103

77 Čtvrtá generace ( ) IBM 5150 (1981) první PC s operačním systémem MS-DOS (Microsoft) MS-DOS ve skutečnosti mírně upravený CP/M, nepohodlný, nespolehlivý, zastaralý Výpočetní technika I Přednáška 1: 77 / 103

78 Čtvrtá generace ( ) Lisa (1983) první počítač s grafickým uživatelským rozhraním 32b operační systém (PC pouze 16b) bohužel propadák Výpočetní technika I Přednáška 1: 78 / 103

79 Čtvrtá generace ( ) Macintosh (1984) legendární zástupce odlišné platformy multitasking, multimédia Výpočetní technika I Přednáška 1: 79 / 103

80 Čtvrtá generace ( ) operační systém MacOS, první verze Výpočetní technika I Přednáška 1: 80 / 103

81 Čtvrtá generace ( ) PC-AT (1984) reakce IBM na úspěch firmy Apple vylepšená verze MS-DOS, stále mnoho nedostatků Výpočetní technika I Přednáška 1: 81 / 103

82 Čtvrtá generace ( ) Spolupráce IBM + Microsoft (1986) nový operační systém nezatížený nedostatky MS-DOS OS/2 (1987) Rozpad spolupráce (1990) IBM: vývoj dalších verzí (1994: OS/2 Warp) Microsoft: OS/2 Windows NT Výpočetní technika I Přednáška 1: 82 / 103

83 Budoucnost/sci-fi Pátá generace (1990 ) Schopnost zpracovávat (ne pouze data) Schopnost práce s lidskou řečí, konverzace s člověkem Paralelní zpracování procesů (opuštění koncepce von Neumanna) Využití umělé inteligence a neuronových sítí Automatická oprava programu, samostatné rozhodování Kvantové počítače DNA počítače Analogové a hybridní počítače? Výpočetní technika I Přednáška 1: 83 / 103

84 Ve svých počátcích byl MS Windows zcela neschopným produktem plným chyb Masivní marketingová podpora jej nakonec prosadila proti jeho konkurentům 1985 Windows Windows Windows 3.0 přijatelně funkční 1992 Windows 3.1 Použití grafického uživatelského rozhraní odstranilo propastný rozdíl mezi PC a Macintoshem Výpočetní technika I Přednáška 1: 84 / 103

85 Windows 1.01 Windows 1.01 Windows 2.03 Windows 3.11 Výpočetní technika I Přednáška 1: 85 / 103

86 Ve světě velkých počítačů, pracovních stanic a síťových serverů panoval Unix, ať už měl jakékoliv jméno a byl od kterékoliv firmy Přidáno GUI X Window (pro Unix) 80. a 90. léta 20. stol. nejrozšířenější platformou se stává PC, první pokusy o vytvoření Unixu pro PC Na PC kralovala firma Microsoft s Windows a DOSem 1995 Windows 95 s řadou vylepšení (zcela nové grafické rozhraní, podpora dlouhých názvů souborů), stále však pouze grafická nadstavba nad starým a nedokonalým DOSem 1996 čtvrtá verze Windows NT, stejné grafické rozhraní jako Windows 95 jediným společným prvkem Výpočetní technika I Přednáška 1: 86 / 103

87 Odstraňování chyb ve Windows Windows 95 OSR Windows 98, později Windows 98 SE přímo v jádře prohlížeč Internet Explorer, což znevýhodňovalo ostatní výrobce prohlížečů tento fakt zapřičinil antimonopolní řízení vlády USA proti Microsoftu, v němž vyšla najevo spousta dalších nekalých praktik včetně vydírání a vyhrožování 2000 Windows 2000, interní označení Windows NT 5.0, uživatelské prvky Windows 98 (webový prohlížeč v jádře, multimédia, hry) 2000 Windows ME (Millenium Edition) následník Windows 98 (tedy stále nadstavba MS DOSu) pro domácí použití Výpočetní technika I Přednáška 1: 87 / 103

88 Windows 95 Windows 98 Windows 2000 Windows ME Výpočetní technika I Přednáška 1: 88 / 103

89 Vývoj OS Windows Výpočetní technika I Přednáška 1: 89 / 103

90 Produkty firmy Apple v současnosti Firma Apple představila počítač imac (1998) se zcela novým designem, standardně bez disketové jednotky, ale s operačním systémem shodným jako u prvního Macintoshe All in one monitor a počítač v jednom Apple imac se stal hitem a otevřel cestu dalším novým produktům MacBook, MacBook Pro (2006) notebooky ipod (2001) multimediální přehrávač iphone (2007) kombinace mobilního telefonu, digitálního fotoaparátu, multimediálního přehrávače a zařízení pro komunikaci s Internetem, od r také kapesní herní konzole MacBook Air (2008) ultratenký notebook ipad (2010) multimediální počítač typu tablet Výpočetní technika I Přednáška 1: 90 / 103

91 Produkty firmy Apple v současnosti imac Výpočetní technika I Přednáška 1: 91 / 103

92 Produkty firmy Apple v současnosti MacBook Výpočetní technika I Přednáška 1: 92 / 103

93 Produkty firmy Apple v současnosti MacBook Air Výpočetní technika I Přednáška 1: 93 / 103

94 Produkty firmy Apple v současnosti ipod iphone Výpočetní technika I Přednáška 1: 94 / 103

95 Produkty firmy Apple v současnosti ipad Výpočetní technika I Přednáška 1: 95 / 103

96 Produkty firmy Microsoft v současnosti 2001 Windows XP (experience) spojení vývojových větví pro domácí počítače, kancelářské pracovní stanice a servery 2003 Windows Server 2003 řada bezpečnostních vylepšení 2007 Windows Vista opět silně inspirován Applem (MacOS), avšak pomalejší než XP 2008 Windows Server 2008 sdílí stejný kód důležitých částí se systémem Vista 2009 Windows 7 údajně plná kompatibilita s existujícími ovladači zařízení, aplikací a hardwaru 2012 Windows 8 viditelné změny ve vzhledu, kvůli změnám v jádře možná nekompatibilita ovladačů Výpočetní technika I Přednáška 1: 96 / 103

97 Windows XP Windows Vista Windows Server 2008 Windows Seven Výpočetní technika I Přednáška 1: 97 / 103

98 Kromě Windows se u osobních počítačů stále častěji prosazují operační systémy typu Unix 1991 Linux zdařilý klon Unixu pro PC, jádro je volně šiřitelné podle pravidel GPL (General Public Licence), autorem finský student Linus Torvalds Linux Existuje několik distribucí Linuxu Debian, Mandrake, RedHat, SuSe, Fedora, Ubuntu, Kubuntu, Výpočetní technika I Přednáška 1: 98 / 103

99 Distribuce Linuxu Suse Linux Mint Mandriva Kubuntu Výpočetní technika I Přednáška 1: 99 / 103

100 Zcela běžné efekty v Linuxu Výpočetní technika I Přednáška 1: 100 / 103

101 Tak trochu jiný pohled na OS Výpočetní technika I Přednáška 1: 101 / 103

102 Tak trochu jiný pohled na OS Výpočetní technika I Přednáška 1: 102 / 103

103 Tak trochu jiný pohled na OS Výpočetní technika I Přednáška 1: 103 / 103