Historie počítacích strojů

Abstrakt
Úvod
Hlavní část
Závěr
Poděkování
Zdroje

Daniel Ševčík, B1801, 16.04. 2009

Tento článek se zabývá stručným přehledem historie počítacích strojů od jejich vzniku, přes jejich dnešní vývoj až k budoucnosti. Když jsem vypracovával tento článek o historii počítacích strojů tak jsem netušil jakou výzvou bude pro mne shromáždění potřebných údajů. Navštívil jsem ústřední knihovnu slezské univerzity v naději, že se stane studnicí informací. Jaké bylo moje zklamání, když jsem zjistil, že v útrobách knihovny nemůžu najít potřebné knihy a když už jsem v ruce držel knihu v naději, že konečně mám potřebný materiál tak jsem musel usoudit, že informace tak jak byly podány jsou pro mne jen těžko stravitelné. Nakonec jsem se rozhodl čerpat z toho zdroje, ze kterého dnes čerpá velká většina uživatelů počítačů a to z internetové sítě. Když jsem začal vyhledávat informace o mém tématu semestrální práce tak jsem byl překvapen kolik různých údajů jsem našel. Doufám, že mnou shrnuté a napsané informace budou srozumitelné.

Úvod

Vynasnažím se o vytvoření pomyslného okna do historie počítacích strojů. Budu se zmiňovat především o zařízeních, jejichž tvůrci přišli s nějakou novou myšlenkou. Nebudeme se zabývat napodobeninami, které se mnohdy lišili jen v drobných technických detailech. Protože slovo počítač je v současné době masově používané a skloňované ve všech pádech pokusím se objasnit co považuji pod pojmem počítač. Aby jste dokázali dobře zacházet s počítačem není potřeba znát celou jeho historii, avšak dle mého názoru může být takováto četba zajímavá.

Hlavní část

Dříve než se dostaneme k vlastním počítacím strojům na jejich začátku, vrátíme se ještě zpět. V dávných časech používali lidé k různým výpočtům početní pomůcky. Bylo to třeba z ruky dinosaurů (Tetrapodů), kteří měli osm prstů. Později začali využívat jedné velké kosti, kde se dělaly zářezy. Asi před 25 000 lety začali používat tzv. Početní hůlku. Byla to vlčí kost s jednoduchým záznamem (nález u Dolních Věstonic).

Obrázek 1 - početní hůlka (vlčí kost)

Protože početní úkony byly duševně namáhavé, hledaly se jiné možnosti. Velkým usnadněním byly číslice, které byly vymyšleny v Indii a k nám dovezeny Araby tzv. arabské číslice. Dalším zjednodušením bylo zavedení desítkové soustavy (dekadické), která užívá deset znaků. Z ostatních číselných soustav se dosud běžně užívá zejména při měření úhlů a času soustava šedesátinná, v Číně a v Japonsku soustava pětková. S rozvojem výpočtové techniky nabyla mimořádného významu soustava dvojková. Pravděpodobně nejstarší početní pomůckou byly vlastní prsty, kdy se vztyčením prstů počítalo na ruce tak jako to dělají malé děti dnes. Později se množství začalo vyjadřovat různými pozicemi prstů. Tímto způsobem bylo možné vyjádřit i dosti velká čísla. První dochované zmínky o tomto systému pochází z 5 století př.n.l. z tehdejšího Řecka. Po objevu pozičního zápisu čísel se jako pomůcky pro počítání začaly používat tzv. početní desky. Nejprve to byly ploché kameny pokryté pískem, na kterých byly vyznačeny rýhy, reprezentující jednotlivé řády. Později byly desky vyráběny ze dřeva a dalších materiálů podléhajících zkáze. Časem se z tohoto počítadla vyvinul Abakus (Abacus), který je založený na systému korálků (nebo kuliček), které na tyčkách (nebo ve žlábcích) kloužou nahoru a dolů. Jeho název je odvozen od řeckého slova abax (“počítací stůl”). Abakus je pravděpodobně babylonského původu, v římském období se oddělil východní a západní typ.

Dále se můžeme zmínit o Salamínské desce (300 let př.n.l.) používanou babyloňany. Je to deska z mramoru, která obsahuje dvě řady svislých čar po deseti. Takových desek se později v různých modifikacích požívalo více. Můžeme zmínit ruskou verzi Sčot (17 stol.), která je založena na mírně odlišném principu.

Obrázek 2 - Salamínská deska

V 17 století v roce 1614 v Anglii sestavil matematik a filozof John Napier Logaritmické tabulky. Tento objev umožňoval převést násobení a dělení, které bylo v té době velice komplikované, na jednoduché sčítání a odčítání. V roce 1621 sestrojil Anglický matematik William Oughtred první logaritmické pravítko které bylo kruhového tvaru a nazval ho Circlec of Proportion. Svou konečnou podobu získalo v polovině 19 století.

Předchůdci počítačů nepracovaly automaticky, ale byly mechanické. Nevyužívali žádného programu. Pracovali pomocí ozubených kol. Některé z nich se zachovaly do současné doby v podobě starých pokladen. První kalkulačka se objevila v roce 1623. V roce 1642 sestrojil francouz Blaise Pascal vlastní kalkulačku, v té době mu bylo 19 let. Chtěl ulehčit práci svému otci, který byl výběrčí daní a dlouhou dobu trávil počítáním velkých sloupců čísel. Po Blaise Pascalovi následovali další, kteří sestrojili kalkulátory v různých podobách např. Gottfried Wilhelm von Leibniz, který v roce 1673 sestrojil krokový kalkulátor. Do širšího použití se dostal kalkulátor od francouze Charles Xavier Thomas de Colmar v roce 1820.

Obrázek 3 - Leibnizův krokový kalkulátor

Obrázek 4 - Leibniz

Co to je počítač, co si pod tímto názvem máme vlastně představit? Počítač by měl splňovat následující požadavky:

• měl by provádět výpočty (početní úkony),
• početní úkony, které provádí digitálně,
• provádí celý početní úkon, není to jen pomůcka pro lidskou paměť,
• pracuje samostatně podle předem zadaného programu a bez asistence člověka dokáže rozhodnout, jak v daném okamžiku pokračovat.

V roce 1904 byla vynalezena elektronka, která se stala základní součástkou pro stavbu počítače na elektronické bázi. Počátkem 40 let dvacátého století se začíná vyvíjet historie počítačů.

• 1931-Vannerar Bush vyvinul kalkulátor pro řešení komplexních dvojic,
• 1934-Konrad Zuse sestrojil první počítací stroj,
• 1938-byl vyvinut v Německu první počítač nazvaný Z1.

V roce 1943 byl v laboratořích Harvardské univerzity sestaven počítač, který byl představen pod názvem MARK I. Byl to elektronický reléový počítač, který používal elektrických impulsů aby pohyboval s mechanickými částmi. V prosinci roku 1943 Alan Mathinson Turing ve Velké Británii uvedl do chodu počítač nazvaný COLOSSUS určený k luštění německých šifer. Data byla načítána opticky s rychlostí 2000 znaků za sekundu ze dvou smyček papírové pásky.

Obrázek 5 - Colossus

Prvním počítačem vyrobeným v Československé republice byl SAPO (Samočinný Počítač), který byl uveden do provozu v roce 1957. Zkonstruoval jej prof. Antonín Svoboda (1907 - 1980) a jeho spolupracovníci z Výzkumného ústavu matematických strojů. Počítač byl reléový, poháněn byl elektromotorem o výkonu 4,9 kw. Měl 7 tisíc relé, 400 elektronek, magnetickou bubnovou paměť. Jeho kapacita byla 1024 bitových slov a pracoval ve dvojkové soustavě. Jeho početní výkon byl 3 operace za sekundu.

Počítače tak jak je známe dnes dělíme do tzv. generací, kdy každá je něčím charakteristická. Může to být stavebním prvkem, rychlostí počítače nebo jinými parametry.

První generace počítačů přichází s objevem vakuové elektronky, jejímž vynálezcem byl Lee De Forest, která odstranila pomalé a nespolehlivé mechanické cívkové relé. K rozvoji počítačů první generace došlo především za druhé světové války a to nejen ve Spojených státech a Velké Británii, ale i v nacistickém Německu.

• 1944-na univerzitě v Pensylvánii spuštěn první elektronkový počítač zvaný ENIAC,
• 1945-pod vedením Johna von Neumanna byl sestaven v armádních laboratořích počítač MANIAC (určen pro atomovou laboratoř v Los Alamos),
• 1949-dokončen počítač Maurice v USA, poprvé se objevilo startovací zavádění systémových programů, tzv. bootování, zprostředkované read-only paměti,
• 1951-UNIVAC (UNIVersal Automated Computer), první sériově vyráběný elektronkový počítače. Počítač zhotovili v USA John W. Mauchly a John Presper Eckert, výrobcem byla firma Remington Rand.

V roce 1947 byla vyrobena v Bellových laboratořích v USA první tranzistorová součástka. Vynalezl ji vědec John Barden spolu s vědci Walterem H. Brattainem a Williamem Shockleym. Prvními počítači druhé generace, od poloviny 50. let, byly počítače IBM 1401, National Elliot 803 a u nás MINSK z SSSR, které byly postaveny přibližně na desetitisíci tranzistorech.Sálový počítač EPOS II byl úplným dovršením vývoje výpočetní techniky. V Československu (ČSSR), sledoval zcela vlastní cestu. Přinesl mnoho originálních řešení a nových nápadů, např. použití dekadického zobrazení. V roce 1971 byly zahájeny instalace nového typu Minsk 32. I v tomto případě se jednalo o počítače druhé generace, byly však pětkrát výkonnější než typ Minsk 22.

Vyšší typy počítačů tj, třetí generace mají integrované obvody, které v čipech integrují velké množství tranzistorů. Objevuje se zde paralelní zpracování programů, které má umožnit zvýšení výkonu počítače. V roce 1961 Jack Kilby ze spol. Texas Instruments vyvinul první obvod se čtyřmi integrovanými tranzistory. Později se na křemíkové destičce o velikosti 5x5 mm nacházelo 20 tranzistorů. IBM byla první, která představila své počítače třetí generace označené 360.

Další generace počítačů označována jako 3,5 zavedla integrované obvody v miniaturizovaném stavu, kterým říkáme mikroprocesory. To mělo za důsledek zvýšení rychlosti a kvality počítačů. Vznikaly velmi výkonné počítače a začaly vznikat minipočítače.

• 1968-Robert Nyoce a Gordon E. Moory zakládá firmu INTEL,
• 1972-je vyroben 8 bitový mikroprocesor 8008,
• 1974-první mikroprocesor Intel 8080 použitý v osobních počítačích Altair 8800.

Čtvrtá a další generace počítačů má doslova raketový vzestup. Vznikem a zavedením mikroprocesorů se urychlil vývoj počítačů do dnešní podoby. V návaznosti na to dochází k postupnému vývoji pevných disků, CD-ROM, grafických karet, zvukových karet. Počítače se začínají prudce vyvíjet a zájem o jejich užití se zvětšuje. Čím se počítače zlepšují dochází k masovému rozšíření mezi uživateli. Dochází k prosazení nových počítačových jazyků např. Linux, Solaris, MS Windows a další.

• 1975-dochází k založení počítačové společnosti Microsoft jejímiž majiteli jsou Bill Gates a Paul Allen,
• 1976-Steve Wozniak a Steve Jobs vyrábí počítač Apple 1,
• 1980-vyrábí společnost Philips CD, je vynalezena laserová paměť,
• 1981-vyrábí společnost IBM počítač, který je dostupný i pro domácnosti,
• 1984-Apple Macintosh, počítač ovládaný myší s grafickým rozhraním,
• 1991-společnost Texas Instruments vyvíjí možnost trojrozměrného rozhraní.

Závěr

Počítače a jejich vývoj postupují mílovými kroky do předu. To co se včera zdálo nemožné je dnes už samozřejmé. A jak budou počítače budoucnosti vypadat? Možností je, že křemíkové destičky nahradí živé buňky, a tím se počítače posunou zase o míli vpřed. A přiblíží se lidem. Dalším vývojem počítačů ku předu nastane doba kdy budou počítače více sledovat chování lidí. Postupně budou schopny předvídat činnosti, které budeme vykonávat. Provázanost mezi počítačem, mobilním telefonem, internetovou sítí a dalšími technologiemi se zmenší natolik, že rozhraní mezi člověkem a počítačem bude potřebovat nová pravidla. Bude to znamenat větší závislost na technologických vymoženostech.

Počítače budoucnosti budou menší, rychlejší a výkonnější. Dle mého názoru ubude spojení pomocí kabelů a budou se sdružovat nebo přenos bude pomocí bezdrátového spojení. Nebudou se vyrábět drahé a nákladné stroje, ale malé a levné mašiny,které budou napojeny na server. Ať už bude vývoj počítačů směřovat jakýmkoliv směrem měli by jsme si pohlídat aby počítače nakonec nad našimi životy zcela nepřebraly kontrolu a my třeba nedopadli jako ve filmu Matrix. Když Julius Verne psal své povídky tak si v té době jen málo kdo dokázal představit, že jednou se většina z nich naplní.

Poděkování

Při shromážďování potřebných údajů jsem našel 11.10.2008 na internetu veřejně přístupnou Absolventskou práci pod názvem: Historie počítačů, zpracovanou Jaromírem Matuchou v roce 2006, která výraznou měrou přispěla k vzniku výše uvedené práce. Také nemohu opomenout článek Dějiny počítačů od Jana Vlachého, který jsem našel na internetu 11.10.2008. Díky těmto článkům jsem si mohl utřídit nashromážděný materiál a zárověň pro mne byly cennou studnicí informací, ze které jsem čerpal.

Seznam obrázků:

Obrázek č. 1 - početní hůlka (vlčí kost)
Obrázek č. 2 - Salamínská deska
Obrázek č. 3 - Leibnizův krokový kalkulátor
Obrázek č. 4 - Leibniz
Obrázek č. 5 - Colossus

Abstrakt |  Úvod |  Hlavní část |  Závěr |  Poděkování |  Zdroje

Copyright © 2009 - Historie počítačů,  Daniel Ševčík,  cop.daniel@seznam.cz