Pi Principy i počítačů čů HISTORIE Vše, co bylo možné vynalézt, již vynalezeno bylo. Charles Duell, americký patentový ústav, 1899 Myslím, že na světě je trh pro asi 5 počítačů. Thomas Watson, 1943
Doplňková literatura www.computerhistory.org C.Wurster: Computers An Ilustrated History R.Rojas, Rojas U.Hashagen: The First Computers History and Architectures D.Mayer: Pohledy do minulosti elektrotechniky 2
Počátky historie počítačů 1971 mikroprocesor 4004 1958 integrovaný obvod 1947 tranzistor 1904 elektronka 1822 Difference Engine C. Babbage 1642 Pascalina B. Pascala? abakus 3
Počátky historie počítačů computer z latinského computare, počítat (1646 Sir Thomas Browne) KDY TO TEDY VLASTNĚ ZAČALO? Nutné základy: formalizace matematizace mechanizace 4
Dnešní chápání počítače univerzální programovatelný stroj 1805 Joseph-Marie Jacquard (1752 1834) Jacques de Vaucanson (1709 1782) 9
Praotcové moderních počítačů Blaise Pascal (1623-1662) Gottfried Wilhelm von Leibniz (1646 1716) Charles Babbage (1792-1871) Thomas de Colmar (1785 1870) 10
Pascalina 11
Charles Babbage 1791-1871 1832: On the Economy of Manufactures and Machinery 1864: Passages from the Life of a Philosopher 1822 Difference Engine hodnoty polynomů 6.st paměť, řídící jednotka, vstup/výstup 1842 Analytical Engine univerzální, řízen programem na děrných štítcích podmíněný skok 12
tabulátor vstupní ídt data na štítíh štítcích Herman Hollerith 1860-1929 sčítání lidu 1890, výsledky za 6 týdnů: 62 622 250 (výsledky z r. 1880 nebyly ani po 7 letech) 1911 Computer Tabulating Recording Company ( 1924 International Business Machines Corp.) 16
počítače 20. století počátek především Holleritovy tabulátory mezi válkami a během II. světové války: Konrad Zuse Alan Turing John von Neumann 17
Konrad dzuse 1910-1995 studium stavebního inženýrství Z1 1936-1938 mechanický; binární kód Z3 1938-1941 reléový, děrná páska považován za první funkční počítač na světě binární, 64 slov po 22 bitech floating-point (14 mantissa, 7 exp., 1 znam.) 2400 relé (1800 paměť, 600 výkonná jedn.) 5-10Hz, */ 3s, + 0.7s, 4kW, 1000kg Plankalkül 1943-5 první jazyk vyšší úrovně 18
Z1 (1936) 20
Z3 21
Z4 22
Alan Mathison Turing 1912-1954 základy oboru umělé inteligence 1936 hypotetické zařízení Turingův stroj během II. Světové války v Británii, pokusy o dešifrování Enigmy 1943 COLOSSUS 1950 Turingův test 23
Turingůvstroj příklad Úloha: Nastav 1 na výstupu, když jsou na vstupu nalezeny alespoň třiposobě jdoucí jedničky. Jinak nastav na výstupu 0 Čtecí a záznamová hlava 1 0 1 1 1 0 1 1 0 Páska 1 Stav 3 Stav 2 0 0 Start 0 0 Stav 1 červené šipky reprezentují vstup 0 modré šipky reprezentují vstup 1 černá čísla reprezentují výstup odpovídající 0 příslušnému vstupu 24
Turingůvtest Práce A.Turinga směřovaly do oblasti vztahu člověka a stroje, položil základy vědy o umělé inteligenci navrhl test popisující možnost testování inteligence stroje připojení testující osoby dálnopisy pokud není možno v přijatelném čase rozlišit zda odpovídá stroj nebo člověk, pak stroj vykazuje znaky inteligence 25
Harvard dmark I 1944-1959 Automatic Sequence-Controlled Calculator Mark 1 Howard Hathaway Aiken (1900-1973) standardní elektromechanické prvky +-*/, logaritmy, trigonometrické funkce 18 x 2.5 m, 5 tun, 530 mil drátu, 760 000 součástí, 3304 relé. program na děrné pásce bez návratu plně automatický, možné dlouhé výpočty (balistické tabulky) 26
Grace Murray Hopper 27
28
ENIAC Electronic Numerical Integrator and Computer uveden do provozu na Pensylvánské univerzitě v roce 1946, používal desetimístná dekadická čísla, aritmeticko-logická jednotka obsahovala dvacet sčítaček, speciální násobičku, děličku a obvody pro výpočet druhé odmocniny, programoval se pomocí propojování speciálních programových jednotek, použita "rychlá" registrová paměť 17 468 elektronek 29
ENIAC vs Pentium ENIAC Pentium @ 150MHz rychlost (součtů/s) 5 000 300 000 000 paměť 200 čísel 512 000 Bytů L2 cache prvky 17 500 elektronek 6 000 přepínačů p 10 000 kondenzátorů 70 000 odporů 1 500 relé 4 000 000 tranzistorů velikost 3m výška, plocha 167m 2 29x21 mm hmotnost 30 tun <20g 31
EDVAC Electronic Discrete Variable Automatic Computer binární aritmetika vnitřní paměť na rtuťových zpožďovacích linkách řízení programem uloženým v paměti následoval UNIVAC 32
John Louis von Neumann 1903-1957 americký matematik maďarského původu zakladatel teorie her koncepce programovatelného počítače se stala základem pro realizaci moderních programovatelných strojů 34
von Neumannova architektura Operační č paměť Vstupní zařízení ALU Výstupní zařízení Řadič Tok kdat Řídící signály řadiče Stavová hlášení + popis vlastností architektury 35
von Neumannova architektura Struktura počítače nezávislá na řešené úloze pro reprezentaci instrukcí i čísel se používají dvojkové signály a dvojková číselná soustava počítač řízen programem uloženým v paměti Paměť buňky stejné velikosti identifikace adresou 36
von Neumannova architektura Program posloupnost elementárních příkazů, přechod mezi definovanými stavy stroje při změně dat se program nemění uložen v paměti, nerozlišitelný od dat změna pořadí provádění instrukcí pouze instrukcemi skoku k 37
Zdokonalování von Neumannovy koncepce 1947 1949 9 1954 1956 1958 1959 9 39
Harvardská architektura Oddělení datových prostorů Různé adresové prostory pro program a data Různá implementace programové / datové paměti Oddělení datových cest Optimalizace práce stroje 40
1 byte akumulátoru v počítači Borroughs 205 (cca 1954) 41
Desítkový čítač s elektronkami 42
Ovládací panel bloku počítače 43
Feritová paměť 44
Počítače IBM IBM 604 (1948) - elektronkový s registry IBM 701 (1952) - elektronkový s paměťovou elektronkou IBM 650 (1954) - elektronkový s magnetickou bubnovou b pamětí IBM 704 (1956) - feritové paměti IBM 7090 (1960) - první počítač vybavený polovodičovou technologií 45
IBM 360 (1964) postaven na integrovaných obvodech zásadní změny výstavby stavebnicová konstrukce jednotná struktura dat a instrukcí jednotný způsob připojování periferií ochrana dat v paměti tato koncepce zůstala dlouho zachována 46
IBM z9-109 model S54 (November 2005) 1-54 konfigurovatelných PU SAP; CP, IFL, ICF, zaap (max 54/54/16/27) ESCON, FICON, OSA (max 1024/120/48) CMOS 10K-SOI 16-512 GB memory 1740kg, příkon 18.3kW, 62.4kBTU, 2.49m 2 Availability, Security 47
Vývoj v Čechách První návrh počítače představen v Badatelském ústavu matematickém (1947) Některé části návrhu pokusně realizovány, např. elektronková násobička Založeno oddělení počítacích strojů vústředním ústavu matematickém ČSAV Projekt M1 - Fourierova transformace (1952) 51
SAPO (1958) (1) aritmetické jednotky a řadič generátor impulsů magnetická bubnová paměť ovládací panel a I/O 52
SAPO (2) reléová technologie, 400 elektronek, k 700 relé binární aritmetika v pohyblivé řádové čárce délka slova 32 bitů magnetická bubnová paměť 1024 slov pětiadresové instrukce rychlost práce 5 op/s trojnásobná redundance ALU 15 střadačů, paralelní operace 53
EPOS 1 (1963) Předcházely ověřovací práce na projektech E1a a E1b 8000 elektronek, feritová paměť, 20000 op/s vnější a vnitřní sdílení času (HW) stavebnicovost spolehlivost (samoopravné kódy) 54
Prof. Antonín Svoboda *14. října 1907 v Praze pracoval na vývoji vojenských zaměřovačů pro řízení protiletecké obrany za války odešel nejdříve do Francie a potom do USA - firma ABAX po roce 1946 koncepční práce na projektech jk SAPO a EPOS (Svobodovy mapy) 1964 odešel opět do USA 18. května 1980 55
Generace počítačů 0. relé, jednotky operací za sekundu (Z, Harvard M1) 1. 1951 elektronky, lk k bubnová b paměť 1kB, 0.01MIPS 01MIPS (ENIAC, UNIVAC) 2. 1957 tranzistory, t ferritová paměť 10kB, 0.1MIPS (IBM 1401, IBM 7070) 3. 1964 SSI, ferritová paměť 1MB, 1MIPS (IBM 360) 3.5 1971 MSI, paměť MSI 1MB, 1MIPS (IBM 370) 4. 1981 LSI, paměť 10MB, 10MIPS (IBM 308X) 56
Současné třídy počítačů Vestavěné (embedded) spotřební elektronika; omezené zdroje Osobní nejvíce viditelné Servery podpora infrastruktury, náročnější aplikace Superpočítače orientace na výpočetní výkon Mainframe orientace na dostupnost, spolehlivost, propustnost a další 57
Mainframe facts Who uses mainframes? Most Fortune 1000 companies use a mainframe environment 60% of all data available on the Internet is stored on mainframe computers Why mainframes? Large-scale transaction processing Thousands of transactions per second Support thousands of users and application programs Simultaneously accessing resources Terabytes of information in databases Large-bandwidth communications There are way more CICS transactions processed daily than Web pages served 58