Számítógép fejlődéstörténet

Átírás

1 Számítógép fejlődéstörténet A munka oroszlánrészét akkor kell majd elvégezni, ha a gép már elkészült, és használható lesz. Ekkor magát a gépet kell majd kísérleti eszközként fölhasználni. Neumann János

2 Információ tárolása

3 Információ tárolására A kőbe vésett (k éves) egyiptomi hieroglifák A maják hieroglifikus írása az isz. utáni II. századból származnak. Diego de Landáról nevezték el a maja abc-t. Landa mindent elégetett ami abból a kultúrából származott. Mondván a katolikus vallást teszi tönkre. Szerencsére egy könyv megmaradt amit Brasseurde Bourbourg megtalált eredeti formában. Léonde Rosnyis tovább kutatta és rájött a jelek színeinek jelentésére is. Így XIX. sz. végére megfejtették a maja írást. 27 abc jel. Landaszerint ezeket a jeleket használták a régi maják írnokai. Hieroglifa abc

4 Quipuindián számolásra is alkalmas információs eszköz Számolásra használt eszközök I.

5 Logarléc Számolásra használt eszközök II. Edmund Gunther(Hertfordshire, december 10.) walesi származású angol matematikus ban dolgozta ki a sinus és tangens függvények logaritmustábláit és készítette el ezek alapján a logarlécet. Amit a műszaki életben még használnak

6 Számolásra alkalmas félautomaták Blaise Pascal Számolásra használt eszközök III és 1644 között apja munkájának megkönnyítésére számológépet készít. Ez volt a világ legelső mechanikus számológépe.

7 Számolásra használt eszközök IV. A lyukkártyarendszer kidolgozója Joseph Marie Jacquard 1805-re elkészült találmánya, a bonyolult, nagy mintaelemű szövés mintavezérlésének automatizálása, forradalmasította a szövésnek ezt a területét. A végleges lyukkártya rendszer kidolgozásához alap volt Jean Falcon 1728-ból származó konstrukciója, amely egymáshoz fűzött, lyukasztott papírkártyákon alapult. Illetve Jacques de Vaucanson által készített damasztszövő gépre, amelyen a minta vezérlésére egy hengerre illesztett, lyukakkal ellátott papírtekercs szolgálta. Szabadalmát Lyon városa megvette és ban lehetővé tette szabad hasznosítását, emellett a feltaláló minden egyes értékesített példányért jutalékot kapott, Napóleon császár pedig egész életére állami nyugdíjat ítélt meg számára. Bár a selyemszövők hevesen tiltakoztak a találmány alkalmazása ellen, mert féltették a munkájukat és a megélhetésüket, a szerkezet előnyei oly mértékben meggyőzőek voltak, hogy végül mégis elfogadták azt és 1812-ben már 11 ezer jacquard-szövőgép dolgozott Franciaországban. Magyarországi textil múzeumban található Jacquard rendszerű selyemszövőgép

8 A Jaquard-féle szövőszék lyukkártyái Az összefűzött kártyákat (1) egy hasábon (2) átvetve mozgatják. A hasábon a kártyákon levő lyukak mögött bemélyedések vannak. A hasáb a szövőgépen minden vetülékbevetés előtt egy osztással elfordul majd oldalmozgást végez, nekinyomva az éppen esedékes lyukkártyát egy sor pálcának (3). Ahol a pálca lyukat talál, ott behatol a hasábon a lyuk mögötti nyílásba és helyben marad, ahol viszont a kártya anyagába ütközik (vagyis olyan helyre, ahol nincs a kártyán lyuk), ott a hasáb oldalmozgása folytán a pálcát hátratolja. Minden pálca egy felül kampóban végződő függőleges rúdhoz (5) kapcsolódik (ezeket a szaknyelv platináknak nevezi), amelynek kampója egy fel-le mozgó lemezbe (7) (ezt késnek nevezik) akad bele. Ha a pálca a kártyán lyukkal érintkezik, akkor tehát az 5 platina helyben marad és a tábla emelkedésekor a kampós végénél fogva felemelkedik. Ilyenkor felemeli a hozzá kapcsolt 4 zsinórok végén lógó, alul súllyal terhelt nyüstpálcákat (8), amelyek (6) nyílásán átfűztek egy láncfonalat. Ez a láncfonal tehát felemelkedik. Ha viszont a 3 pálca a lyukkártyán tömör résszel találkozik, akkor a 2 hasáb oldalmozgásakor hátra tolja ezt a pálcát és vele együtt a pálcához kapcsolt 5 platinát is, amelynek kampója ilyenkor eltávolodik a 7 késtől. Ez az 5 platina ilyenkor nem emelkedik fel, azaz a hozzá kapcsolódó láncfonal is lent marad. Amikor a láncfonalaknak ez a szétválogatása így lezajlott, megtörténik a vetülékfonal bevitele a lent maradt ill. felemelkedett láncfonalak közé, az ún. szádnyílásba. Ezután a 2 hasáb eltávolodik a pálcáktól, azokat a végükön levő rugó (9) ismét egy vonalba tolja, a hasáb egy osztással tovább fordul és egy újabb 1 kártyát állít a pálcák elé, amelyeken a lyukak a készítendő mintának megfelelően másféle elrendezésűek, tehát más láncfonalcsoportokat fognak emelkedésre ill. helyben maradásra vezérelni.

9 Dr. Herman Hollerith Az utóbb a számítástechnika területén felhasznált lyukkártyaformátum története az 1890-es amerikai népszámláláskor kezdődött. Ekkor fejlesztett ki Herman Hollerithegy olyan eljárást, amely lyukkártyák segítségével végezte a kiértékelést. A berendezés segítségével Dr. Herman Hollerithalig négy hét alatt végzett a 11. amerikai népszámlálás adatainak rögzítésével és kiértékelésével. A gépeket kb. 40 munkatárs működtette. A lyukkártyák szendvicsként helyezkedtek el réz rudak között; ahol lyuk volt a kártyán, ott a réz rudak kontaktust létesítettek, és egy elektromos áramkör záródott. A készüléket arra tervezték, hogy fel lehessen dolgozni vele az 1880-as népszámlálás adatait. Kézi feldolgozással ez több mint egy évtizedig tartott volna Ennek sikere láttán alapította 1896-ban a TabulatingMachineCompanynevű céget, amelyből aztán 1924-ben megalakult az IBM.

10 Holletrithbiztosította a gépet a következő, 1900-as népszámláláshoz is, ahol monopóliumában bízva igen komoly árat kért ben a Census Office más megoldást talált. A drasztikus ár láttán a hivatal dolgozói is nekiálltak egy önálló gép elkészítésének és akkora sikerrel jártak, hogy a saját gépük jobb volt és gyorsabb, mint Holleritheredetije. James Powershivatalnok a gépre alapozva önálló céget is alapított és már 1911-re a piac nagy részét át is vette. Hollerithvállalata, amely közben átváltoztatta a nevét Computer Tabulating Recording Companyra, gyakorlatilag kiszorult a piacról ben sikeres vállalatvezetőként csatlakozott a céghez Thomas J. Watson, mint általános igazgató. Habár ő és Hollerithnem jöttek ki valami jól, a céget forradalmasította és újra sikeressé tette. Hollerithaz 1921-es nyugdíjba vonulásáig a cégnél dolgozott, mint tanácsadó mérnök-igazgató. Az február 24-én az egyre növekvő vállalat ismét megváltoztatta a nevét, immáron International Business MachinesCorporation-re, ami röviden: IBM. Hermann Hollerith Thomas J. Watson

11 0 generációs számítógépek A mai értelemben nem számítógépek, inkább számológépek. Fogaskerekek, relék működtetik őket. (XVIII-XX. század). Az első tisztán elektronikus gép részbeni Neumann-elvek: 1946 ENIAC építési tapasztalatai alapján Az első belső programvezérlésű:1949 EDVAC Az első sorozatban gyártott számítógép:1951 UNIVAC

12 Első generációs gépek: elektroncsöves gépek ( ) ENIAC -Electronic Numerical Integrator And Computer- műveletvégzéshez elektroncsöveket használnak programozás nehezen megtanulható, gépi nyelv néhány tízezer művelet/mp nagy energia felhasználás gyakori hibák miatt költséges Részben Neumann-elvek: 1946 ENIAC építési tapasztalatai alapján U-alakú 30,5 méter hosszú 1 méter széles 3 méter magas 140 kw teljesítmény felvétel órajel: 100 khz elektroncső 7200 kristálydióda 1500 jelfogó ellenállás kondenzátor 6000 kapcsoló 200 mikrosecundumos összeadási sebesség 3 millisecundumos szorzási sebesség 30 millisecundumos osztási sebesség Az ENIAC tízes számrendszerben működött, tízjegyű előjeles számokat kezelt aritmetikai egységei több feladatot is elvégeztek egyszerre. Az eletroncsöves flip-flopokból összeállított regisztereibe impulzussorozatokkal vitték be a kívánt számokat és az állandókat kapcsolókkal állították be. A programot lyukkártyákra lyukasztották, és az adatokat 20 db tízjegyű regiszterben tárolták ENIAC=Electronic Numerical Integrator And Computer Fejlesztői: Neumann János, John PresperMauchlyés John William Eckert.

13 Neumann elvű számítógép EDVAC - Electronic Discrete Variable Automatic Computer Az ENIAC még el sem készült, amikor Neumann irányításával elkezdődött az EDVAC megépítése. Neumann azt vallotta, hogy a számítógép nem egy vagy több emberé, hanem az egész emberiségé. Nem egy ember találta ki, hanem matematikusok és mérnökök hada. Ellene volt annak, hogy egyesek hasznot húzzanak belőle. Ezért elkészítette az EDVAC teljes leírását, hogy megakadályozza Mauchlyés Eckert szabadalmaztatási szándékát, majd publikálta azt, és így lehetetlenné tette, hogy az elvet szabadalmaztassák. A működését 1949-ben kezdő EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer) is belső programvezérlésű, elektronikus, digitális, univerzális számítógép volt. Ez a gép már valamivel megbízhatóbban működött, mint az ENIAC, de lényegében ugyanazok voltak a bajai (alkatrészek gyakori cseréje, nagy fogyasztás, hatalmas költségek). Alan Turing Kettes számrendszer alkalmazása már 1930-as évek végén. Számítógépek algoritmusai.. Neumann elvei -soros működésű - kettes számrendszer (bináris) -belső memória -tárolt program elv - univerzális gép

14 IAS Leginkább abban különbözött a korábbi két számítógéptől, hogy párhuzamos működésű volt, tehát sokkal gyorsabban számolt bármelyik korabeli számítógépnél, felépítése pedig - fő vonalaiban - megegyezett a mai modern számítógépekével. Az IAS tervezéséről több publikáció is megjelent, melyeknek később igen nagy hatása volt a későbbi számítógépek fejlesztésére. Elmondható, hogy ez a számítógép tekinthető a mai számítógépek"atyjának".

15 UNIVAC= UNIVersal Automatic Calculator Az első kereskedelemben kapható számítógép Ez volt az első számítógép, amely a számok mellett már szöveges információt is tudott kezelni. Többen ezt a gépet tekintik az első generáció igazi kezdetének. A gépet a Remington Randnevű cég gyártotta. Az ENIAC-hozés EDVAC-hozhasonlóan ezt is John PresperEckert és John Mauchlytervezte. A gép 5600 elektroncsövet és diódát tartalmazott, 19 tonnát nyomott és egymillió dollárba került. A memóriája higany-késleltetővonalasmegoldású volt, háttértárként itt használtak először mágnesszalagot. 48 darab készült belőle

16 Második generációs gépek: tranzisztoros gépek ( ) az elektroncsövek helyett megjelenik a jóval kisebb dióda és tranzisztor kapcsolási idő, gépi méretek, energia igény csökken 100 ezer művelet/mp a tranzisztor révén sokkal megbízhatóbb gépek megjelennek az első programozási nyelvek az 1948-ban feltalált tranzisztort csak 1958-ban építik be először a nagy univerzális számítógépek ideje: magas szintű programozási nyelvek megjelenése: az első volt a FORTRAN az 1963-ban megjelent PDP 5 (DEC= Digital EquipmentCorporation ) gép volt az első, ami nagyjából elfért egy asztalon

17 Harmadik generációs gépek: integrált áramkörös gépek ( ) Megjelennek az integrált áramkörök a gépekben A gépek ára és mérete rohamosan csökken, megbízhatóságuk nő 1 millió művelet/mp Félvezető memóriát használnak BASIC (Kemény János, Thomas Kurtz A nyelv interpretált nyelv azaz a programot futás közben fordítja a gép saját nyelvére. Megjelennek a korszerű operációs rendszerek IBM 360, majd IBM 370 IBM 360 IBM 370

18 Negyedik generációs gépek: mikroprocesszoros számítógépek (1971 ) Méretek csökkennek nagy megbízhatóság új magas szintű programozási nyelv. Nagy megbízhatóság Ára a magán ember számára is elérhető Fejlődése a mai napig is tart.

19 V. Generáció irányi Párhuzamosan fejlődik a IV. generáció tökéletesedésével Részben a Neumann elvektől eltérő működési elvek Mesterséges intelligencia Párhuzamos működésű mikroprocesszorok Mikro miniatürizálás Számítógépes hálózatok (világhálózat) Optikai számítógépek Connecting people

20 Okos ház Fények be-ki kapcsolása Háztartási gépek távirányítása Kapuk nyitása-zárása Fűtés ki-be kapcsolása Szórakozató berendezések kapcsolása Redőnyök felhúzás- leengedése Medence feltöltése leengedése Öntözőrendszer Figyelmeztetések Tűz, gázszivárgás, csőtörés, betörés

21 Hardver Hardware A számítógép fizikailag megfogható részeinek összességét értjük. A számítógép működéséhez alapvetőn hardver és szoftver szükséges, a kettő közötti kapcsolatot a firmware (förmver) hozza létre, ami a hardverekbe a gyártók által beépített szoftvernek tekinthető pl: Processzor, ROM, EPROM, USB memória stb.

22 Szoftver (SOFTWARE) Szoftvernek nevezzük a számítógépre írt programokat (operációs rendszer, szövegszerkesztő, böngésző, stb.) és az ezekhez mellékelt írásos dokumentációkat. A szoftvereket programozók készítik, szellemi termékek, kézzel nem megfoghatóak (csupán a szoftvereket hordozó eszközöket CD, DVD tudjuk megfogni). A szoftver a számítógépen futó programok összefoglaló neve, a hardver egységeket működtető-, és vezérlő programok összessége. A legszűkebb értelemben elektronikus adatfeldolgozó berendezések (például számítógépek) memóriájában elhelyezkedő, azokat működtető programokat értünk. Körülbelül ez volt a John W. Tukeyáltal 1958-ban bevezetett angol software kifejezés eredeti értelme is.

23 Rendszerszoftverek Operációs rendszerek Meghajtóprogramok (driverek) Segédprogramok Fájlkezelők Szövegszerkesztők (editorok) Tömörítők Fejlesztési környezetek Fordítóprogramok (compilerek) Értelmezők (interpreterek) és futtatókörnyezetek Nyomkövetők és hibakeresők (debuggerek) Programszerkesztők (linkerek) programozási nyelvek

24 Irodai szoftverek Szervezőprogramok Prezentációkészítők Kiadványszerkesztők Táblázatkezelők Üzleti alkalmazások Számlázóprogramok Könyvelő programok Adatbázis-kezelők Vállalatirányítási rendszerek Tervezőrendszerek CAD-rendszerek 2D -3D rajz program Grafikai szoftverek Rajzprogramok Képszerkesztők Média szoftverek Médialejátszók Médiaszerkesztők Kommunikációs szoftverek Levelező programok Csevegő programok Távbeszélő programok Hálózati alkalmazások Webböngészők Fájlcserélők Rosszindulatú alkalmazások Vírusok Férgek Kémprogramok Biztonsági programok Vírusellenőrzők Kémprogram-felderítők Titkosító programok Tűzfalak Játékszoftverek Felhasználó által létrehozott szoftverek Makrók, Prezentációk

25 Szoftverek csoportosítása Kereskedelmi Shareware Freeware Szabad Shareware szoftverek Szabadon terjeszthetők, kipróbálhatók A próbaidő letelte után fizetni kell, ellenkező esetben a szoftver használata jogtalannak minősül gyakran nem teljes, tudatosan le van butítva, de bemutatja a program előnyös oldalait A regisztráció után küldik el a teljes verziót Korlátozott felhasználás Cél Funkció Idő Szabad szoftverek Szabadon használható, terjeszthető Bármilyen célra Nyílt forráskódú Módosítható Kereskedelmi szoftverek Jogvédett Licensz szerződés Pénzbe kerülnek és meghatározott feltételekkel alkalmazhatók Általában társul hozzá dokumentáció, amiben részletesen leírják a használatát Általában zárt forráskódúak Freeware szoftverek Szabadon felhasználható és terjeszthető szoftverek Nem szabad visszafejteni a forráskódot, azaz a programot nem adhatjuk tovább, mint saját termékünket és azt nem változtathatjuk meg A szerzői jogok ezen szoftverekre is érvényesek Többsége egyszerű, kicsi, de néha nagyon hasznos segédprogramok Vírusok terjedésének kiváló eszközei

26 Neumann elvű számítógép CPU Feladata: a számítógép működésének vezérlése, kapcsolattartás a perifériákkal, matematikai műveletek végzése, adatok feldolgozása.

27 80 magos processzor 60 magos processzor

28 Processzor részei CU= Control Unit Vezérlőegység A számítógép részeinek irányítása. ALU= Arithmetic and Logical Unit Aritmetikai és logikai egység Számolási, összehasonlítási, logikai műveleteket végez a valós számok körében Cache= Gyorsítótár átmeneti információtároló Regiszterek= kis tároló egységek a procin belül

29 Processzor sebessége Az órajel a PC munkaüteme és Megahertzben (MHz) mérik. Egy Hertz az a frekvencia, amely 1 másodperc alatt egy rezgést végez. A 8 MHz tehát azt jelenti, hogy a kvarc másodpercenként 8 milliószor rezeg. Ez a rezgés határozza meg az utasítások végrehajtásának gyorsaságát. Általában azt lehet mondani, hogy minél magasabb az órajel, annál gyorsabban tud a számítógép dolgozni. Ha a rendszeróra frekvenciáját növeljük, akkor a processzor gyorsabban fogja végrehajtani az utasításokat. Egy mai általánosságban vehető 3.2 GHzprocesszor ütem 1 másodperc alatt. Megvan adva, hogy egyes utasításokat hány ütem alatt kell végrehajtani

30 Memóriák Random Access Memory(írhatóolvasható/Véletlen elérésű memória) Részben Ideiglenes adatok tárolására szolgál. A processzor által végrehajtandó éppen futó programokat és azok adatait tárolja. A gép kikapcsolásakor az adatok elvesznek egyes típusoknál. Read Only Memory (csakolvashatómemória) Tartalmát beleégetik a gyártás során Nem törölhető nem módosítható BIOS (Basic Input Output System) EEPROM (ElectricallyEPROM) elektronikusan újraírható CD ROM, DVD ROM

31 Perifériák

32 Mátrix nyomtató 9 vagy12 darabtű Festékszalagon keresztül üti rá a papírra Olcsó Gyors Rossz minőség Nyomtatók

33 Tintasugaras nyomtató A nyomtatófejben található fúvókán keresztül finom tintacseppeket juttat a papírra egy tintapatronból jó minőségű, de drága a patron ára Lézer nyomtató Halk Jó minőség Drága Gyors Hőnyomtató

34 Monitorok Típusai CRT: Cathode Ray Tube: Katód sugár csöves LCD: Liquid Crystal Display: Folyadékkristályos Plazma: Plazma Dislpay Panel: PDP OLED: Organic Light-Emitting Diode

35 Cél: Adattárolás Nagy mennyiségű adatot tárol Tartalmát megőrzi a számítógép kikapcsolása után Mágneses adattárolás Winchester Mágnes lemez (floppy) Mágnes szalag Optikai adattárolók CD DVD BlueRayDVD Háttértárak, háttértárolók

36 Winchester: HDD (Hard Disc Drive): 500GB-2TB CD: 720MB DVD: 4,7GB / 8.5GB Bluray DVD: 15GB Pendrive: GB