Úvod 1 Historie výpočetní techniky Základem výpočetní techniky jsou operace s čísly, chcete-li záznam čísel. V minulosti se k záznamu čísel používaly různé předměty, jako například kameny, kosti, dřevěné hůlky. Pro vlastní počítání se běžné vruby moc nehodí, proto lidé pro první výpočty začali používat své prsty. Později začali používat různé předměty (např. korále). Po navlečení těchto předmětů na tyčku nebo drát vzniklo počítadlo. V některých zemích se tato počítadla používají dodnes. Nejznámější počítadla jsou asi z východní Asie, kde se nazývají Abakus. Abakus vznikl přibližně před 5000 lety. Byla to dřevěná destička, do které se vkládaly kamínky. Na konci 15. století sestrojil skotský matematik John Naper tzv. Napierovy kostky. Jsou to pohyblivé dřevěné násobící tabulky, pomocí nichž je možné násobit a dělit. První mechanický počítací stroj sestrojil v roce 1623 Wilhelm Schickard. Stroj vznikl z ozubených koleček určených původně pro hodiny a sloužil ke sčítání a odečítání šesticiferných čísel s možností převodu do vyššího řádu. Další mechanický počítací stroj (kalkulátor) sestrojil v roce 1642 Blais Pascal. Tento kalkulátor, nazývaný též Pascalina, byl schopen sčítat a odečítat. Těchto strojů se vyrobilo více než 50 kusů. Kalkulátor pracoval až s osmicifernými čísly před desetinnou tečkou a dvěma čísly desetinnými. V roce 1673 německý filozof a matematik Gottfried Wilhelm Leibniz Pascalův vynález s pomocí jeho poznámek a náčrtků zdokonalil. Jeho kalkulátor umožňoval sčítat, odečítat, násobit, dělit a vypočítat druhou odmocninu. Za tvůrce prvního programovatelného kalkulátoru je považován anglický matematik Charles Babbage. V roce 1834 navrhl programově řízený mechanický číslicový počítač, který měl používat jako vstupní médium děrné štítky. Tento počítač měl být poháněn parním strojem. Koncepce tohoto počítače v podstatě odpovídala dnešním počítačům. Měl mít aritmetickou jednotku, paměť, vstupní jednotku a tiskárnu. Projekt nebyl nikdy realizován. 1
Nástupem elektromechanických počítačů se spustila éra počítačů, které jsou označovány jako generační. Počítače nulté generace jsou elektromechanické, využívající většinou relé. Pracovali na kmitočtu okolo 100 Hz. V roce 1938 sestrojil němec Konrád Zuse elektromechanický počítač pracující ve dvojkové soustavě s aritmetickou plovoucí čárkou Z1. Program byl uložen na děrné pásce v podobě kinofilmu. Počítač byl velmi poruchový a pro praktické použití nevhodný. Následovala stavba výkonnějších počítačů Z2 a Z3. Počítač Z3 obsahoval 2 600 elektro-magnetických relé a prováděl 50 aritmetických operací za minutu. V roce 1943 byl na Harvardské univerzitě dokončen počítač z názvem Mark I. Počítač měl obdobnou funkční konstrukci jako počítač Z3, avšak mnohem větší výpočetní výkon. Sečtení dvou čísel trvalo 0,3 s a vynásobení dvou čísel 6 s. Následoval počítač Mark II, který byl již čistě reléový. Obsahoval 13 000 relé. Sečtení dvou čísel trvalo 0,125 s a vynásobení dvou čísel 0,25 s. První počítač vyrobený v Československu byl počítač s označením SAPO (SAmočinný POčítač). Byl uveden do provozu v roce 1957. Obsahoval 7 000 relé a 400 elektronek. Počítač obsahoval magnetickou bubnovou paměť. Počítače první generace jsou elektronkové, využívající ke své činnosti zejména elektronky. Prvním elektronkovým počítačem byl ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), uveden do provozu v roce 1944 na univerzitě v Pensylvánii. Obsahoval 18 000 elektronek, 10 000 kondensátorů 7 000 rezistorů a 1 300 relé. Celý počítač byl chlazen dvěma leteckými motory, zabíral plochu 150 m 2 a vážil 40 tun. Jeho nástupce byl počítač MANIAC (Mathematical Analyser Numerical Integrator And Computer) sestrojen Johnem von Neumannem. Byl uveden do provozu roku 1945 a byl použit, mimo jiné, k vývoji vodíkové bomby. U tohoto počítače již byla použita koncepce podle von Neumanna program byl uložen do paměti počítače spolu se zpracovávanými daty. 2
Von Neumannova koncepce počítače Je koncepce digitálního počítače, která vznikla okolo roku 1945. Tato základní architektura je tvořena procesorem (aritmeticko-logickou jednotkou), řadičem, operační pamětí a vstupním a výstupním zařízením. Tato koncepce tvoří základ i dnešních počítačů. Počítače druhé generace jsou tranzistorové. Vynález tranzistoru umožnil zmenšení rozměrů celého počítače, zvýšení výpočetní rychlosti a hlavně spolehlivosti. Došlo také k výraznému snížení spotřeby elektrické energie. První počítač druhé generace se jmenoval UNIVAC (UNIVersal Automatic Computer) a byl uveden do provozu v roce 1951. V této době vznikly první programovací jazyky (COBOL, FORTRAN). Počítače třetí generace jsou tvořeny integrovaným obvodem. První integrovaný obvod sdružil v jednom čipu 4 tranzistory. U těchto počítačů byla použita virtuální paměť, pružný disk a jehličková tiskárna. Začalo se experimentovat s propojením vzdálených počítačů. Příkladem počítače třetí generace může být například počítač PDP-1 od společnosti DEC, který byl uveden do provozu v roce 1960. Vyrobeno bylo 50 ks. Počítač používal displej a klávesnici, skříň zabírala plochu 1,5 m2 a cena byla kolem 100 000 $. S postupným vývojem integrovaných obvodů se neustále zvyšuje stupeň integrace. Proto se třetí generace počítačů dále dělí na: SSI - Small Scale Integration MSI - Middle Scale Integration LSI - Large Scale Integration VLSI - Very Large Scale Integration 3
Počítače čtvrté generace začínají vznikem osobních počítačů (PC Personál Computer). Tato generace trvá dodnes. Počítače obsahují integrované obvody střední a velké integrace, mají velkou kapacitu paměti a velkou rychlost. Integrované obvody s velkou integrací se nazývají mikroprocesory. 1974 - ALTAIR 8800 stavebnice prodávaná časopisem za cca 500 $ 1976 - APPLE I 1977 - APPLE II počítače dosáhly velkého obchodního úspěchu 1977 - ATARI 2600 počítačový herní systém 1980 - ZX 80 vyvinutý ve V.Británii 1981- IBM PC a kompatibilní 4
1983 PMD 85, IQ 151 Československá výroba Počítače páté generace budou počítače s umělou inteligencí. 5