Informatika | Tanulmányok, esszék » A számítógépek fejlődése, számítógép generációk

A számítógépek fejlődése. Számítógép generációk Őstörténet Az ősember - kézenfekvő módon - az ujjait használta a számoláshoz. Az ujj latin neve digitus, innen származik a számjegy angol neve: digit Az ősemberek első számolóeszközei a kavicsok, fadarabok, zsinórra kötött csomók voltak. Ezek a primitív eszközök nemcsak kifejezték, hanem tárolták is a mennyiségeket. Az emberek kezdettől fogva törekedtek olyan eszközök előállítására, amelyek magát a számolást teszik könnyebbé. Az első számológép az abakusz volt Őstörténet Alapváltozatában vágatokba helyezett apró kövekből állt. A kövecske latin neve calculus Innen származik a mai kalkulátor szó. Az abakuszt golyós számolótáblává tökéletesítve a XVI századig, mint fő számolást segítő eszközt használták és egyetemeken tanították a vele végzett szorzást és osztást. Az abakuszt némileg módosítva mind a mai napig használják Oroszországban,

Kínában és Japánban /szoroban/. Mechanikus automaták A tényleges számolóeszközök megjelenítését a gazdaság és annak fő húzóerejeként a hajózás kényszerítette ki. A XVII században a hajózási és a csillagászati térképek készítése, az ehhez szükséges számítások elvégzése hosszadalmas és idegőrlő munkát jelentett. A szorzást, osztást, hatványozást egyszerűbb műveletekre visszavezető logaritmust Simon Stevin használta kamatoskamat-számításra, és elkészítette az (1+p)n értékeinek táblázatát különböző p-kre és nekre. Mechanikus automaták Ezt mintául véve Jost Bürgi svájci-liechtensteini órásmester nyolc év alatt, 1603 és 1611 között megalkotta az első logaritmustáblázatot, amelyet Kepler sürgetésére 1620-ban végre nyomtatásban is megjelentettek. Mechanikus automaták John Napier (1550-1617) NAPIER skót matematikus számolóeszközök előállításával is foglalkozott. Csont illetve falécek

használatával gépiesítette a számolást. 1617-ben készítette el a “Napier-pálcák” elnevezésű számológépét, amellyel gyorsan lehetett nagy számokat is szorozni és osztani. Ő dolgozta ki a logaritmus elvét és a tizedespont használatát. Mechanikus automaták Wilhelm Schickard (1592-1635) WILHELM SCHICKARD 1623-ban építette meg azt a mechanikus számológépét, amely mind a négy alapművelet elvégzésére alkalmas volt. A gép alapjául a “Napier-pálcák” szolgáltak. Egy tűzvész során ez megsemmisült, de az IBM által 1960-ban elkészített modell működőképesnek bizonyult. Mechanikus automaták Blaise Pascal (1623-1662) BLAISE PASCAL 1642-1644 között építette meg számológépét 7 pédányban egy óraszerkezet átalakítá-sával. A mutatót mozdulatlanná, a számlapot mozgóvá tette Pascal gépe nem volt olyan fejlett, mint SCHICKARD gépe, mert csak két alapműveletet /összeadás és kivonást/ tudott. A ma is fellelheto

példányok még mindig muködoképesek! Mechanikus automaták Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) Pascal aritmométerét 1671-ben Gottfried Wilhelm Leibniz fejlesztette tovább. Ez a gép volt az első, amely közvetlenül végezte el az osztást és a szorzást, valamint kiegészítő művelet nélkül a kivonást. Az általa m egépített ös szeadó-szorzó gép a s zorzást az ös szeadásra vezette vissza. Leibnitz vetette fel elsőként a kettes számrendszer alkalmazását is e készülékekben, amelyek már tartalmazták a szinte máig használt mechanikus asztali számológépek alapelemeit. Mechanikus automaták Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) 1666-ban bebizonyította, hogy egy számolási művelet egymás után elvégezhető egyszerűbb lépések sorozatára bontható, 1679-ben pedig ismertette a számítástechnikában alapvető fontosságú kettes számrendszert. Mechanikus automaták Joseph Marie Jacquard (1752-1834) Óriási l épést j elentett a s

zámítógépek ki alakulása f elé, hogy 1 810ben ( 1804-ben?) olyan automatikus szövőszéket tervezett, amelynél fából készült vékony, megfelelően kilyuggatott lapok (“kártyák”) vezérelték a bonyolult minták szövését. A lyukkártyákat láncra fűzte, ezzel lehetővé téve a minták (azaz a szövőszék vezérlésének) gyors és könnyű megváltoztatását. (Ez a “gyors és könnyű” állítólag mintegy 15 napos munkát jelentett.) . Mechanikus automaták Joseph Marie Jacquard (1752-1834) Jacquard szövégépe Automatikus vezérlésű gépek Charles Babbage (1791-1871) Charles Babbage megépítette a világ első mechanikus működésű, digitális számítógépét, a DIFFERENCE ENGINE-t. Automatikus vezérlésű gépek Charles Babbage (1791-1871) Ugyancsak a nevéhez fűződik az ANALYTICAL ENGINE, ami egy mechanikus működésű, univerzális, külső programozású digitális számítógép volt. Babbage elképzelései meghaladták a kor

technikai színvonalát, ezért a gép véglegesen nem készülhetett el, de elvei utat mutattak a következő generációknak. Automatikus vezérlésű gépek Charles Babbage (1791-1871) Automatikus vezérlésű gépek Pehr Georg Scheutz (1785-1873) Automatikus vezérlésű gépek Pehr Georg Scheutz (1785-1873) Automatikus vezérlésű gépek George Boole (1815-1864) Automatikus vezérlésű gépek Herman Hollerith (1860-1929) Hermann Hollerith alkalmazta először a lyukkártyát információ-tárolóként és ezzel a gépi adat feldolgozás megalapítójának tekint-hető. Munkássága az 1896-ban alapított Tabulating Machine Company, amelyből 1924-ben alakult meg az IB M (International Business Machines Company). Automatikus vezérlésű gépek Herman Hollerith (1860-1929) Az 1880-as népszámlálás eredményeire 7 évet kellett várni. Az Amerikai Statisztikai Hivatal alkalmazottjaként az 1890-es 11. népszámlálás közel 63 millió személyrol és 150 ezer polgári

körzetről beérkező adatainak feldolgozására rendezőgépet dolgozott ki. Az első eredmény már egy hónap alatt megszületett Elektromechanikus gépek Lee D eForest, a kit a m odern elektronika e gyik al apítójának tekintenek, 1906-ban f eltalálta az elektroncsövet, majd a P alo A lto-i Stanford E gyetem 1909 -ben m egtette az el sõ 5 00 d olláros kut atási beruházást az el ektroncsõnek a hangtovábbításhoz t örténõ felhasználására. Elektromechanikus gépek Konrad Zuse (1910-1995) 1938-ban KONRAD ZUSE szerkesztett először jelfogós számítógépet Z1 néven. A számokat és a műveleti utasításokat binárisan ábrázolta bistabil kapcsolóelemek alkalmazásával: lebegőpontos aritmetikát használt. 1941-ben készült el a világ első, jól működő számítógépe, a Z3, amely kb. 2600 jelfogóból (relé) állt Programja még merev volt, nem tartalmazott feltételes utasításokat, és egy 8 sávos mozifilmszalagra lyukasztották. 15-20

aritmetikai műveletet tudott elvégezni egy másodperc alatt. Elektromechanikus gépek Howard Hathavay Aiken (1900-1973) 1937-ben Aiken, a Harvard Egyetem továbbképzős fizikus hallgatója fejti ki, hogy szerinte mi lenne fontos egy elektronikus számítógépben. Négy fő különbséget jelöl meg a lyukkártyával működő adatfeldolgozó/könyvelő és a tudományos célú számítógépek között: 1. Egy tudományos célú gép legyen képes mind pozitív, mind negatív számok kezelésére 2. Működése legyen teljesen automatikus, ne igényelje ember(ek) aktív közreműködését 3. Használjon különféle matematikai függvényeket, amik az eddigieknél lényegesen bonyolultabbak is lehetnek. 4. A matematikai műveletek sorrendjében végezzen el egy számítást Elektromechanikus gépek Howard Hathavay Aiken (1900-1973) 1939 és 1 944 között épí tette m eg A iken C ambridge-ben az IBM laboratóriumában a Babbage-elven működő gépet, az ASCC, más néven a

MARK I.-et, 1948-ban a MARK II-t Ezek még elektromechanikus (relés) működésű, külső vezérlésű gépek voltak. Elektromechanikus gépek A MARK I. 760 ezer elemet és 800 km-nél több vezetéket tartalmazott, 200 műveletet tudott percenként elvégezni, két szám összeadásához 1/3 másodpercre, összeszorzásához 6 másodpercre, egy osztáshoz 12 másodpercre volt szüksége, de a számok akár 23 jegyűk is lehettek. Logaritmus-, az exponenciális és a szinusz/koszinusz-függvény értékeit is lehetettett vele számítani. A gépet egy papírszalag segítségével lehetett vezérelni, amelyre sorosan vitték fel a gépnek szóló utasításokat vagy parancsokat. Minden utasítás 3 részből állt: az első azt mutatta, hol található az adat, a második azt, hogy hol kell tárolni a végeredményt, a harmadik azt, hogy milyen műveletet kell végezni. 1950-ben elkészíti a MARK III-at és 1952-ben a MARK IV.-et, amelyek már elektronikus működésű gépek voltak.

Elektromechanikus gépek A v alódi át törést az I BM az on f elismerése hoz ta m eg, hogy a tudományos t ársadalomnak nem bonyolult s zámításokat gy orsan végző gépek, hanem elektronikus úton, digitális számjegyekkel dolgozó v alódi " gondolkodó" s zámítógépek kel lenek. A z elektromechanikus gépek z sákutcáját m i s em j ellemzi j obban, m int az, hogy az ENIAC néven megépült első valódi gép ugyanabban az évben készült el, mint a MARK II. (1946) és az ENIAC működési sebessége 500-szorosa volt a vetélytársának. Elektromechanikus gépek Alan Mathison Turing (1912-1954) Alan Turing amerikai matematikus az 1930-as években elsőként adta meg a program és a programozható számítógép modelljét /absztrakt számítógép/. Ez a modell lett a róla elnevezett Turing-gép. 1937-ben bebizonyította, hogy létezik olyan programozási feladat, amely nem oldható meg: megmutatta, hogy kizárólag a rekurzív függvények

programozhatók, de azok mindig. A Turing gép 3 fő része: munkatárszalag, iró/olvasó fej, vezérlőegység. Elektronikus számítógépek Elektronikus számítógépek 1946 február 15-én jelentették be J.WMauchly, HGGoldstine és JPEckert által készített első elektronikus működésű számítógépet az ENIAC-ot. Ennek alapján dolgozta ki Neumann János a tárolt program elvű digitális számítógépek felépítésének elveit, melyek lényegében véve ma is érvényesek. Az ENIAC nagy problémája volt, hogy már elkészültekor is elavult. Elektronikus számítógépek  18 ezer elektroncső,  6000 kapcsoló,  1500 relé,  70 ezer ellenállás és  10 ezer kondenzátor volt a gépben.  333 szorzást és  5000 összeadást tudott másodpercenként .  30 m hosszú, 3 m magas, 1 m széles, tömege 30 tonna, teljesítményfelvétele 140 kW volt és építése 10 millió dollárba került!       Programozása

huzalozással és dugaszolással történt. Elektronikus számítógépek Neumann János (1903-1957) Neumann János, Goldstine és Burks 1946-ban publikálták a 2-es számrendszer használa-tának és a programok tárolásának elvét. Elgondolásaik alapján a Pennsylvania Egyetemen építették meg az EDVAC-ot, a világ első, belső programtervezésű, Neumann elven működő elektronikus számítógépét. A Neumann elvek A Neumann-féle számítógép struktúrája: ⇒ a vezérlő egység (control unit), ⇒ az aritmetikai és logikai egység (ALU), ⇒ a tár (memory) és ⇒ a ki/bemeneti egységek. A 1. Neumann elv (elektronikus felépítés) A számítógép teljesen elektronikus felépítésű és működésű legyen. A 2. Neumann elv (soros működés) A számítógép bináris számrendszert használjon. (Az ALU képes legyen elvégezni az alapvető logikai és aritmetikai műveleteket (néhány elemi matematikai és logikai művelet segítségével elvileg bármely

számítási feladat elvégezhető). A 3. Neumann elv (belső programvezérlés és tárolt program) A vezérlő egység határozza meg a működést a tárból kiolvasott utasítások alapján, emberi beavatkozás nélkül. A programok és az adatok ugyanabban a belső tárban tárolódnak. A 4. Neumann elv (többcélú felhasználás) Legyen univerzális Turing-elvű gép. Elektronikus számítógépek Neumann János (1903-1957) Elektronikus számítógépek Neumann János (1903-1957) Elektronikus számítógépek 1949-ben a cam bridge-i egyetemen üzembe helyezték a világ első tárolt programozású számítógépét az EDSAC-ot. Egy szorzás ideje 8,5 ms, egy összeadásé 70 qs, a tárolókapacitása 512 szám volt. Elektronikus számítógépek A B ell La boratóriumban 19 47-ben W .HBratain, J Bardeen é s W.Shockley feltalálta a TRANZISZTORT, a félvezetőelven működő erősítőt. 1956-ban mindhárman Nobel-díjat kaptak A tranzisztorok és a ferritgyűrűk

alkalmazásával fejlesztették ki a a z ún. m ásodik generációs számítógépeket, amelyek mérete és hőhatása lényegesen ki sebb, de s ebességük és t árolókapacitásuk nagy obb volt elődeiknél. Jelentősen fejlődött programozásuk is (Assembly) Elektronikus számítógépek Az 1950-es évek táján meggyorsult a fejlődés. Kifejlesztették a BINAC-ot és 1951-ben az UNIVAC-ot, amely már mágnesszalagos háttértárral is rendelkezett. Az UNIVAC az első sorozatban gyártott számítógép volt Ebben az időszakban kezdtek a diszkrét félvezetők is (dióda, tranzisztor) robbanásszerűen elterjedni. 1962-től kezdek elterjedni a mágneslemezek Elektronikus számítógépek 1958-ban J. Kilby és R Noyce f eltalálta az I NTEGRÁLT Á RAMKÖRT (IC). Ezek al kalmazásával a s zámítógépek m folyamatosan csökkenni kezdett. érete l átványosan é s Új korszak, a mikroelektronika korszaka indult fejlődésnek. Elektronikus számítógépek 1964-ben

készítették el az első integrált áramkört tartalmazó számítógépet az IBM System 360-at. A mágnesdob helyére a mágneslemez került Jelentősen megnövekedett a tárolókapacitás. Megjelent az ALGOL, a FORTRAN, a COBOL programozási nyelv. Elektronikus számítógépek Az 1960-as évek végén, a 70-es évek elején születtek meg azok a nagymértékben integrált (LSI) áramkörök, amelyek felhasználásával sikerült előállítani zsebszámológépeket. Az integrál áramkörök megjelenése mellett megjelentek a dinamikus RAM-tárak. Piacra léptek a japán vállalatok Elektronikus számítógépek 1968-ban G. Moore és R Noyce meglapította a az INTEL nevű kaliforniai céget a San Francisco és San José között, a Santa Cruz hegyeinek lábánál fekvõ, Santa Clara megyében található Silicon Valley /Szilícium-völgy/-nek nevezett övezetben. A cég azóta a chip gyártás fellegvára lett, vezető processzorgyártó. Elektronikus számítógépek

1953-ban helyezték üzembe az első Szovjet gépet, a BESZM-et (Büsztradej-sztvujuscsaja E lektronnaja S zcsotnaja M asina), amelynek 1024 szavas elektroncsöves belső, és 5120 szavas mágnesdobos külső tára volt. A gépben már félvezetőket is alkalmaztak. Ezt köv ette az URAL, az M I ., az M I I és a S ZTRELA Mindezek még nehézkes óriások, l assú m onstrumok v oltak, r áadásul pr ogramozásuk is nehézkes volt. Elektronikus számítógépek Kozma László (1902-1983) A B ME pr ofesszoraként 1955 és 1957 kö zött m egkonstruálta a z ország elso programvezérelt j elfogós s zámítógépét, az M ESZ 1 -et, amely 1958 -ban állt üz embe. S ajnos a g épet - Kozma Lás zló erofeszítései el lenére - a műszaki élet és a tudomány nem nagyon használta, ugyanis ekkor már elindult az elektronikus számítógépek fejlodése. Magyarországon is elkészült 1959-ben az M-3 Elektronikus számítógépek Kozma László (1902-1983) MESZ 1. Elektronikus

számítógépek 1959.0121 - a magyar számítástechnika születésnapja M-3 Az első magyar elektronikus számítógép /Magyar Tudományos Akadémia/ Elektronikus számítógépek Kalmár László (1905-1976) Kalmár fő kutatási területe a matematikai logika volt, ennek művelésével jutott el az ötvenes években először a logikai gépekig, majd pe dig a s zámítástechnikáig. Kalmár 1958 -ban t ervezte meg a szegedi l ogikai g épet, am it a t udományos v ilág m a m ár i nkább Kalmár l ogikai gépként em leget. A gépet K almár Lás zló t ervei alapján Muszka D ániel - szintén K almár t anítvány - épített m eg. Ugyancsak a KibLab-ban, M uszka D ániel és Király Józ sef alkotásaként s zületett m eg az eddi gi egy etlen haz ai m esterséges kibernetikus állat is: a szegedi katicabogár. Elektronikus számítógépek Kalmár László (1905-1976) A mesterséges kibernetikus állat: a szegedi katicabogár Elektronikus számítógépek Kalmár

László (1905-1976) A relés logikai gép Elektronikus számítógépek Kalmár László (1905-1976) 1963- ban, K almár pr ofesszor a K ibernetikai L aboratóriumban nyitotta meg Szeged első számítóközpontját, ahol az MTA Számítóközpontjából Szegedre került M-3 elektroncsöves számítógép (az or szág 1 957-59 között épült első számítógépe) működött. A számítóközpont első vezetője ugyancsak Muszka Dániel volt. Élete v égén K almár pr ofesszor i gen s okat f oglalkozott a f ormula vezérlésű számító-géppel, ami, ha be t udja fejezni, a kor át megelőző alkotás lett volna. Elektronikus számítógépek 1968-ban az Elektronikus Mérőműszerek Gyárában elkészítették az EMG 830 -as s zámítógépeket, am elyek az első hazai tranzisztoros számítógépek voltak. Elektronikus számítógépek 1968-ban a K özponti Fizikai Kutató Intézetben / KFKI/ készítették a TPA 1001 -es s zámítógépet, am ely s zintén a hazai t

ranzisztoros számítógépek őse. A 1970-es évek elején fejlesztették ki a T PA-70, később a TPA-1140es s zámítógépeket, am elyek a m ár LS I i ntegrált ár amköröket tartalmaztak. Ezek a g épek egyenrangúak voltak a nyugaton készült számítógépekkel. Elektronikus számítógépek TPA 1001 Elektronikus számítógépek Az Egységes Számítástechnikai Rendszertől Magyarország a kisgépek gyártását kapta feladatul. Az SZKI fejlesztette és készítette, később a VIDEOTON Számítástechnikai gyár gyártotta az R10, majd később az R15 kisszámítógépet. Elektronikus számítógépek Az R-10 kisszámítógép MIKROPROCESSZOR 1971-ben készült el az első mikroprocesszor az INTEL 4004 Mikroszámítógépek 1974-ben megjelent az Intel 8008-as általános célú mikroprocesszora. Ez a fejlesztés szolgáltatott alapot a mikroszámítógépek megjelenéséhez és robbanásszerű fejlődéséhez. Mikroszámítógépek 1976-ban Stephen Jobs és

Stephen Wozniak megalapította az Apple Computert. Az Apple Machintosh néhány évig piacvezető számitógép volt. Komoly grafikus felülettel rendelkezett, amely a felhasználók széles táborához juttatta közel a számítástechnikát. Mikroszámítógépek 1984. IBM PC bemutatása A rendszer ipari szabványt teremtett a mikroszámítógépek világában. Emellett jelentős súlyt képviselnek a ZX-81, Commodore, Atari gépcsaládok. Mikroszámítógépek Proper 16, az első Magyarországon gyártott IBM PC AT klón. Számítógéprendszerek Számítógéprendszerek kialakulása: 1. Szuperszámítógépek (Cray-1) 2. Nagyszámítógépek (IBM /mainframe rendszerek/ 3. Miniszámítógépek 4. Mikroszámítógépek (IBM PC) MIKROPROCESSZOR ES/9000) (DEC, ALPHA) Számítógép generációk A nulladik generációba az elektromechanikus (relés) gépek tartoznak (XVIII.-XX század) Számítógép generációk Az első generációt alkotják azok a gépek, amelyben az

aritmetikai és logikai egységében a műveletvégzéshez elektroncsövet használnak fel. A programozás kizárólag gépi nyelven történik. Néhány ezer művelet/mp a teljesítményképesség, nagy az energia-felhasználás, a gyakori hibák miatt magas a karbantartási költség. • ENIAC : elektronikus digitális integrátor és számítógép • EDVAC: elektronikus diszkrét változós automatikus számítógép, az első Neumann elvű berendezés Számítógép generációk A második generációs (1958-1965) számítógépekben megjelentek a diszkrét félvezetők, (diódák, tranzisztorok), melyektől a kapcsolási idő, a gépi méretek, az energiaigény csökkent. A belső tárolók kapacitása, illetve a számítási sebesség növekedett (1 millió művelet másodpercenként), a gép megbízhatósága javult. Megjelentek az első szoftvertermékek, programozási nyelvek. FORTRAN, COBOL, ALGOL Számítógép generációk A harmadik generációs ( 1965-1971 ) gépekben

nagy integráltságú félvezetőket (integrált áramköröket, IC) használtak, műveletvégzési sebességük 10-15 millió művelet másodpercenként. Ezek a gépek általában félvezető memóriát használnak. Jellemző a szoftver súlyának növekedése, megjelennek a korszerű operációs rendszerek. Kialakultak a multiprogramozás technikái, és az időosztásos, többfelhasználós rendszerek. Számítógép generációk A negyedik generációt ( 1971-1995 ) a mikroprocesszor megjelenésétől számítjuk. A számítógép alapelemeit (processzor, tár) néhány integrált VLSI áramkör tartalmazza. Méretcsökkenés, nagy megbízhatóság jellemzi ezeket a gépeket. 100 millió < művelet másodpercenként Új perifériák, képernyők és háttértárak jelennek meg. Ezek a ma számítógépei. Számítógép generációk Ötödik generáció: 1995- napjainkig Az ötödik generáció egy átmeneti korszak. Miniatürizálás, teljesítmény és tárolókapacitás

rohamos növekedése, többprocesszoros gépek, Internet, multimédia és a telekommunikáció dinamikus fejlődése, térhódítása, hangvezérlés, biológiai elveken működő rendszerek fejlesztése, az intelligens információ-feldolgozó rendszerek kialakítása. Öntanuló és önfejlesztő-karbantartó programok Számítógép generációk Fő irányzat: a mesterséges intelligencia létrehozása