A számítástechnika története A kezdetektől napjainkig

Mottó Bármilyen becsben is tartjuk a régieket, az igazságot mindig nagyobb becsben kell tartanunk, bármilyen új is legyen az az igazság, hiszen valójában öregebb minden véleménynél. (Blaise Pascal)

Tartalom Hajszálgyökerek Gyökerek Elődök Első generáció Második generáció Harmadik generáció Negyedik generáció Ötödik generáció 3

Hajszálgyökerek A számlálás kezdetei Rovásos lábszárcsont Ósumer agyagtáblák Stonehenge Rhind-papirusz Az abakusz kialakulása Salamis-tábla Antiküthera Tíz klasszikus A helyi érték kialakulása Quipu-kipu Leonardo Pisano (Fibonacci) Római számjegyek 4

A számlálás kezdetei A kutatók feltételezése szerint a számok először a csiszolatlan vagy őskőkorszakban jelentek meg. A számlálás - egészen kezdetleges fokon - az új- vagy csiszolt kőkorszakban, a neolitikumban alakult ki. A számolás kialakulásában döntő szerepet játszott a tényleges termelésre való áttérés, az úgynevezett cserekereskedelem megjelenése. 5

A számolás segédeszközei Az emberek a legősibb idők óta törekedtek olyan eszközök előállítására, amelyek magát a számolást teszik könnyebbé, gyorsabbá. Első számolóeszközként kavicsokat, fadarabokat, zsinórokra kötött csomókat, fákat, földre, csontra vésett jeleket használtak 6

Rovásos lábszárcsont A legrégibb szám- feljegyzéseket őrzi ez a paleolit korból származó farkaslábszár-csont. A rajta lévő 55 mély rovátka közül 25-öt ötös csoportokban véstek bele. 7

Ósumer agyagtáblák Uruki agyagtábla az i. e. IV. évezred végéről Mezopotámiából. Személyneveket és az árura (szarvasmarha) vonatkozó számadatokat tartalmaz. Az egyik legrégibb írásemlék. 8

Ósumer számírás (ékírás) Az ósumer számjegyek még nem helyi értékesek. (i.e. 4000-3000) Ez a legrégibb számírás még a képírás körébe sorolható, melyet átvesznek a Babilóniaiak, és az asszírok is (i. e. 2000 körül). A későbbi számjegyek a tízes és a hatvanas rendszer keveredésére utalnak, mert ugyanaz a jele bennük a 60-nak és az 1-nek, a 10-nek, és a 100-nak stb. 9

Stonehenge Az öt és kilenc méter magasságú kövekből álló kört Délkelet-Angliában építették az i. e. II. évezredben. A kövek elrendezése az évszakok változását mutatta. Egyfajta naptár lehetett. 10

Rhind-papirusz Az első írott, matematikai tartalmú, egyiptomi emlék. Apóphisz (i.e. 1585 1542) uralkodásának 33. évében Ahmesz írnok másolta le egy III. Amenemhet korából származó papiruszról. 11

Az abakusz kialakulása A görög abaksz szó magyar jelentése tábla. Babilóniából ered. Párhuzamos egyenes sorokban, olykor csak a homokba rajzolt árkokban golyók vagy kavicsok jelentették a számokat. Az eszközön keresztül megjelenik a helyi érték. Az analfabéták is könnyen megtanulhatták az 12 abakusszal való számolást.

Az abakusz fejlődése Egyes ókori népek az abakusz segítségével számoltak. Az idők során több változata alakult ki. A csillagászat, a ha- józás, a kereskedelem számára végeztek vele számítási műveleteket. Japánban ma is elterjedt a soroban használata a matematika oktatásban. 13

Salamis-tábla A legkorábbi számoló-tábla Babilóniából származik. Időszámításunk szerint 300-ban keletkezhetett. 1846-ban találták meg Salamis szigetén. A Babilóniak készítettek szorzó- és reciprok táblázatokat is 60-as számrendszerben. 14

Antiküthera Precíziós fém fogas- kerekek működtették ezt a mechanikus naptár naptár -t. t. Ez a gép a nap- és a holdnaptárat kapcsolta össze, így időpontokat lehetett vele számítani az i. e. I. században. 15

Tíz klasszikus Az i. sz. VII-X. századokból származó Szuan Csing Matematikakönyv című - Tíz klasszikus néven is említett - ősi kínai gyűjteményének a tartalma jóval régebben keletkezett, valószínűleg az i. e. XI-III. III. századokban. E könyvekből tudjuk, hogy az ősi Kínában tízes számrendszert használtak, de helyi érték nélkül. 16

A helyi érték kialakulása A hindu számírás első emlékei i. e. III. századból származnak. Az akkori számrendszer tízes, de még nem helyi értékes. 500 körül jelent meg a helyi érték elve a tízes alapszámmal. 17

A tízes helyiérték-rendszer rendszer Az addig használt hindu számrendszert Bhászkara a VI. század elején tökéletesítette. A számrendszer tízes alapú, s onnantól kezdve teljes mértékben helyi értékes, és tartal- mazza a nullát is. A tízes helyiérték-rendszerrendszer a karavánutak mentén eljutott a Közel-Keletre, Keletre, Perzsiába, Egyiptomba. Később az arabok közvetítésével Európába. A legrégibb európai kézirat, amelyben hindu- arab számjegyeket találunk, a spanyol Codex Vigilanus 976-ból való. 18

Quipu - kipu A quipu egy alap- zsinórból és külön- böző színű, rákötözött fonalakból állt. A színnek, a hosszú- ságnak, a csomók számának és egymástól való távolságának mind különös jelentősége volt. A csomózás volt a dél- amerikai inkák írás- félesége és számrög- zítési módja a XIII- XV. században. A csomók egyeseket, tízeseket, százasokat jelölhettek. Mindez a tízes számrendszer használatát tanúsítja. 19

Leonardo Pisano (Fibonacci) Született: Pisa, 1170 (körül) Elhunyt: Pisa, 1250 (körül) A XIII. század legelején Leonardo Pisano (Leonardo da Pisa), akit mi csak Fibonacci- ként ismerünk, megírta Liber Abaci (Könyv az abakuszról) című művét. Ezzel hathatósan hozzájárult a hindu-arab számjegyű helyi értékes tízes számrendszerű számírás Európában történő elterjedéséhez. 20

Római számjegyek Az etruszk eredetű római számírás a XVII. századig tartotta magát. Ennek az volt az oka, hogy a klasszikus könyvelésekben nehezebben lehetett meg- hamisítani a római számjegyeket. Érdekes párhuzam vonható a szorobánnal történő számolás és a római számjegyek felépítése között. 21

Gyökerek Leonardo da Vinci John Napier Jost Bürgi Henry Briggs Edmund Gunter William Oughtred Wilhelm Schickard Blaise Pascal Samuel Morland Gottfried Wilhelm von Leibniz Joseph-M. Jacquard Philipp-Matthaus Hahn Charles Stanhope J. H. Mueller Charles Xavier Thomas de Colmar 22

Született: Vinci (Anchiano), Olaszország, 1452. Elhunyt: Amboise, Franciaország 1519. május 2. Leonardo da Vinci (1452-1519) 1519) 23

Leonardo számológépe Az olasz építész, szob- rász, természettudós, festő, író nagy számú rajza maradt fenn. Köztük a fogaskerekes számológép terve is, amely alapján működő modellt készített a hálás utókor. 24

John Napier (1550-1617) 1617) A skót származású John Napier 1594-ben dolgozta ki a logaritmust, mint számolási eljárást. Segítségével a szorzást összeadási, az osztást kivonási műveletként lehet végezni. 25

Napier-rudak rudak Napier 1617-ben el- készítette fa-, illetve elefántcsont rudakból álló számológépét, amellyel szorozni és osztani is lehetett. Találmányát Napier- féle számoló pálcák- nak is nevezik. 26

Jost Bürgi (1552-1632) 1632) Az első logaritmus- táblákat 1588-ban készítette Jost Bürgi. A logaritmustáblák alkalmazásával a szorzást és az osztást lehetett egyszerűsíteni, nagyban meggyorsítva ezáltal a műveletek elvégzését. 27

Henry Briggs (1561-1630) 1630) A tízes alapú logaritmus: A tízes alapú logarit- must 1615-ben vezette be Henry Briggs. Arithmetica Logarith- mica című munkájá- ban 14 tizedesjegyre adta meg a számok 28 logaritmusát.

Edmund Gunter (1581-1626) 1626) Gunter-skála: Edmund Gunter angol professzor készített először logaritmikus beosztású számoló- lécet 1620-ban. Ez volt a számítások- hoz használt logarléc elődje. 29

William Oughtred (1574-1660) 1660) Angol tudós, 1621- ben fedezte fel a logarlécet, amely az osztást és a szorzást nagymértékben leegyszerűsítette. 30

1623-ban készített számológépet. A gép fogaskerekei és fogaslécei segítségével összeadni, kivonni, szorozni és osztani tudott. Wilhelm Schickard (1592-1623) 1623) 31

Pascaline szimuláció Blaise Pascal (1623-1662) 1662) Blaise Pascal 1642-ben Franciaországban óraszerkezetű számológépet készített, amely a Pascaline nevet kapta. Az összeadást és a kivonást segítette. 32

Samuel Morland (1625-1695) 1695) Angliában 1666-ban készített mechanikus számológépet. A szerkezet az összeadás és a szorzás műveletének elvégzését segítette. 33

Gottfried Wilhelm von Leibniz (1646-1716) 1716) 1673-ban Németor- szágban készítette el első számológépét, amely a Pascaline továbbfejlesztett változata. A négy alapműveletet végezte. 34

Joseph-Marie Jacquard (1752-1834) 1834) 1808-ban Francia- országban automatikus szövőszéket tervezett. A bonyolult minták szövését fából készült vékony, megfelelően kilyuggatott lapok, kártyák vezérelték. 35

Philipp-Matthaus Hahn (1739-1790) 1790) Tizenkét számjegy pontosságú számológépet készített 1774-ben Philipp- Matthaus Hahn. Az utókor készítette Hahn - féle asztro- lábium képe. 36

Charles Stanhope (1753-1816) 1816) 1774-ben gróf III. Charles Stanhope feltalálta a szorzó- gépet. A Stanhope - féle szorzógép képe 37

J. H. Mueller 1786-ban Mueller lelki szemei előtt felvillant a Difference Engine képe, a megvalósí- tásához viszont nem állt rendelkezésére elegendő tőke. 38

Charles-Xavier Thomas de Colmar (1785-1870) 1870) Nevéhez fűződik az első kereskedelmi számológép 1820-ban. Az első ötven évben 1500 darabot készítettek belőle. 39

Elődök 0. számítógép- generáció Charles Babbage Difference Engine Analitical Engine Lady Ada Lovelace George Boole Augustus de Morgan Hermann Hollerith Létrejön az IBM elődje Alan Mathison Turing Katonai célú kutatások 40

Charles Babbage (1791-1871) 1871) 0. számítógép- generáció: Mechanikus és elektromechanikus számítógépek kora. Charles Babbage Született: London, 1791. december 26. Elhunyt: London, 1871. október 18. 41

Difference Engine Charles Babbage 1822-ben bemutatta a világ első speciális célú, mechanikus működtetésű digitális számológépének, a Difference Engine-nek nek a modelljét. Funkciói: függvényértékek, számok négyzetének, köbének, logaritmusának kiszámítása. Ez a számológép az eredményeket már kinyomtatta. 42

Babbage tervrajza Charles Babbage 1833-ban sikeres demonstrációt végzett differenciagépével. Az új számológép segítségével főleg a hajózási táblázatok pontosítását tervezték elvégezni. Babbage ezután az általános célú számítógép megvalósítását tűzte ki célul. Az Analytical Engine terveit 1834-18351835 között készítette el Babbage. 43

Analytical Engine Charles Babbage (külső programvezérlésű) differencia gépét eredetileg hatodfokú polinomok kezelésére tervezte. A kor technikai lehetőségei miatt az új, analitikus gép nem készülhetett el a feltaláló korában. Charles Babbage számítógépe tervezésekor számos olyan elvet fedezett fel, amelyek a mai modern számítógépek elvéül is szolgálhattak. Egyes elemeit fia készítette el. 44

Analytical Engine működési elve Külső programozás elve: a bemeneti egységek segítségével lehetett betáplálni a számokat és a vezérlő utasításokat. Ezt az elvet később elvetették. Helyette a Belső programvezérlést alkalmazzuk. Aritmetikai egység : A számítási műveleteket egy külön aritmetikai egység végezte. Ma a modern gépekben ennek a processzor aritmetikai egysége (ALU) felel meg. 45

Analytical Engine működési elve Vezérlőegység: Külön egység gondoskodott a számolási műveletek megfelelő sorrendben való elvégzéséről. Ennek a modern gépekben a vezérlőegység felel meg (CU). Az átmeneti tároló: A műveletek végzése közben az átmeneti eredményeket egy belső tároló raktározta el. Ennek a mai berendezések operatív memóriája felel meg (RAM). 46

Analytical Engine működési elve Digitális kijelzés: Az eredmények megjelenítésére digitális, azaz számjegyeket használó egység szolgált (Output). Folyamatos működtetés: Babbage gépének működtetéséhez emberi erőre volt szükség, amit gőzgépre kívánt felcserélni. A vezérlő utasítások bevitelét pedig a Jacquard által a szövőszékekben 1805 óta használt lyukkártyákkal kívánta megoldani (Input). 47

Babbage gépe két fő részből állt A tárolóból, ahol azok a változók helyezkedtek el, amelyekkel a művelet végbement, valamint más műveletek végeredményeit is tárolta. A malomból, amelybe mindig azokat a mennyiségeket vitték be, amelyekkel éppen valamilyen műveletet végeztek. 48

Matematikai algoritmuson múlik Babbage analitikus gépe segítségével gyakorlatilag bármilyen számolás elvégezhető, ha pontosan le tudjuk írni a hozzá szükséges matematikai algoritmust. Analytical Engine szimulátor (Java Applet) 49

Lady Ada Lovelace (Ada Byron) (1815-1852) 1852) Babbage elmondásából és egy itáliai előadókörút jegyzeteiből készítette el az analitikus gépre alkalmazható programterveit és programjait. Ő a világ első programozója. 50

George Boole (1815-1864) 1864) 1847-54 között megalkotott áramkörelméletben is alkalmazható logikai algebrája, a későbbi digitális működésű gépek tervezésének alapjait jelentette. 51

Augustus de Morgan (1806-1871) 1871) Ő, valamint Boole a logikai műveletek matematizálásával megalkotta a Boole- algebrát, amely a matematikai logika alapja. Ez a számítógépek működésének alapja is. 52

Herman Hollerith (1860-1929) 1929) Az Amerikai Egyesült Államokban pályáza- tot írtak ki az 1890- es népszámlálási adatok feldolgozására. Ezt a pályázatot a gépészmérnök és feltaláló Herman Hollerith nyerte meg. 53

Lyukkártyás adatfeldolgozás Herman Hollerith alkalmazott először lyukkártyát statisztikai adatok tárolására. Ezzel megalapozta a gépi adatfeldolgozást. Hollerith az 1890-es népszámlálás adatai- nak feldolgozására lyukkártyával vezérelt villamos meghajtású gépet készített. A kártyák osztályozá- sára is az elektromos- ságot használta fel. 54

Rekordidő alatt Herman Hollerith lyukkártyás adatfeldolgozó gépével, a Csodálatos tabulátorral az adatokat így a várható tíz év helyett mindössze másfél hónap alatt dolgozták fel. 55

Létrejött az IBM elődje Hollerith 1896-ban az adatfeldolgozó gépek gyártására létrehozta a Tabulating Machine Company-t, később a Calculating, Tabulating and Recording Company-t, a ma is ismert International Business Machine Corporation - IBM - elődjét. (1924) 56

Alan Mathison Turing (1912-1954) 1954) Angol matematikus az 1930-as években elsőként adta meg a program és a progra-mozható számítógép modelljét. Ez a modell lett a róla elnevezett Turing-gép. gép. 57

Katonai célú kutatások Az első elektromechanikus számítógépek csak a XX. század közepe felé jelentek meg. Hátráltatta a fejlődést, hogy ezeket a kutatásokat titokban végezték hadiipari jelentőségük miatt, így a tudósok nem tudtak együttműködni. Az 1930-as évek végén, a II. világháború kitörésekor egyértelmű lett a cél: ballisztikai lőelemszámításokból minél többet és minél pontosabbat kell produkálni a lehető legrövidebb idő alatt. Nyilvánvalóvá lett, hogy a mechanikus, illetve az elektromechanikus gépek nem tudják produkálni a kívánt sebességet. 58

Háborús számítások Érdekes adat, hogy egy tipikus röppálya kiszámításához körülbelül 750 szorzásra van szükség, és valamennyit legalább 4-6 tizedesjegy pontossággal kell elvégezni. Hasonlítsuk össze a történelmi kor adta lehetőségeket: 59

Röppályaszámítások időtartama Gyors ember kézzel 30-40 óra alatt 4-6 számjegy pontossággal Asztali mechanikus számológép 3-4 óra alatt 4-6 számjegy pontossággal Harvard - IBM elektromos és mechanikus számológép 1 óra alatt 5-7 számjegy pontossággal 60

Háborús számítások időtartama Bell Telephones Co. elektromechanikus számológép 20-30 perc alatt 5-7 számjegy pontossággal MARK II. elektromechanikus számítógép 10-1515 perc alatt 5-7 számjegy pontossággal ENIAC elektronikus-digitális számítógép fél perc alatt 8-10 számjegy pontossággal 61

Első generáció (1. oldal) I. számítógép- generáció: Sir John Ambrose Fleming Lee de Forest John Vincent Atanasoff Clifford Edward Berry ABC computer Konrad Zuse Howard Hathaway Aiken Mark-1-ASCC Maxwell H. A. Newmann Thomas Harold Flowers Colossus John William Mauchly John Presper Eckert ENIAC 62

Első generáció (2. oldal) Neumann János Hermann Heine Goldstine IAS The First Draft Neumann-elvekelvek A tárolt program előnyei EDSAC Whirlwind EDVAC UNIVAC 63

Számítógép-generációk generációk XX. század I. generációs számítógépek :Elektroncsöves számítógépek Az 1943-1958 közötti időszakra tehető. Jellemző áramköri elemük az elektroncső. Műveleti sebességük 1000 művelet másodpercenként. Programozásuk kizárólag gépi kódban. Több szobányi méretűek. Nagy az energia-felhasználásuk. Gyakori a meghibásodásuk. 64

Sir John Ambrose Fleming (1849-1945) 1945) Az elektroncső: 1904-ben találta fel dr. Fleming. Milliószor érzéke- nyebb, mint a leg- kifinomultabb relé. Analóg (folyamatosan változó) elektromos jelek erősítésére is alkalmas. 65

Lee de Forest (1873-1961) 1961) A triódát 1906-ban találta fel de Forest. Háromelektródás elektroncső. Igen elterjedten alkalmazták az elektronikában, főleg az erősítő és rezgéskeltő kapcso- lásokban. 66

John Vincent Atanasoff (1903-1995) 1995) John Vincent Atanasoff az 1930-as évek köze-pén megtervezte az ABC computert,, a világ első elektroncsöves számítógépét. 67

Clifford Edward Berry (1918-1963) 1963) J. V. Atanasoff az ABC Computer kísérleti modellt Clifford Berryvel építette meg 1939-ben. 68

ABC Computer Az Atanasoff - Berry Computer a világon az első elektronikus számítógép. Bináris áramköröket és dobmemóriát tartalmaz. Clifford Berry az ABC computerrel 1942-ben. 69

Konrad Zuse (1910-1995) 1995) 1938-ban Németországban épített jelfogókkal (relékkel) működő számítógépet. A decimális számrendszer helyett binárist használt. Ő alkalmazott a világon először számítógépében elektromágneses reléket és - az adatbevitelhez - kódlyukakkal lyukasztott filmet. 70

Z-1 Konrad Zuse 1938-ban készült el első számítógépével, a Z-1 jelűvel. Mechanikus kapcsolóelemeket, és egy mechanikus tárolót alkalmazott a számítógépben. 71

Z-3 Konrad Zuse Z-3 típusú automatikus számítógépe 1941-ben 2600 jelfogóval megbízha- tóan működött. Az első program- vezérelt számítógép. 15-20 műveletet végzett másodpercenként. 72

Howard Hathaway Aiken (1900-1973) 1973) Az USA-ban Aiken és társai 1943-ban elkészítették a modern technika felhasználásával Babbage gépének modern változatát a Harvard Mark I-et et. Az elektromágneses relékkel épült 16,5 méter hosszú 35 tonna tömegű gép, több mint 3 összeadást végzett másodpercenként. A tízes számrendszerben működő gép költsége 400 ezer $ volt. 73

Mark-1 - ASCC A Harvard Mark-1 katonai célra 1944. augusztus 7-én állt üzembe a Harvard Egyetemen. Automatic Sequence Controlled Calculator. Az adatokat és utasításokat lyukszalagról és lyukkártyáról vitték fel a gépre. 74

Elektroncsöves számítógép A II. világháború alatt Angliában a németek rejtjeleinek megfejtésére készítettek egy újabb számítógépcsaládot, a Colossust. 1943 végén kezdett el működni az első olyan gép, amelyben elektroncsövekből kialakított áramköröket alkalmaztak. Készítői a következő személyek voltak: 75

Maxwell H. A. Newmann (1897-1984) 1984) 76

Thomas Harold Flowers (1905-1998) 1998) 77

COLOSSUS 1943 és a Bletchley-park Blue Enigma A Colossust Max Newman és Tommy Flowers tervei alapján 1943-ban építették. A gépet a náci vezérkar által használt Lorenz titkosítás feltörésére használták. Alan Turing vezetésével, átlag 3 óra alatt törték fel a német vezérkar üzeneteit a Bombe segítségével. 78

John William Mauchly (1907-1980) 1980) 79

John Presper Eckert (1919-1995) 1995) 80

Mint a mai számítógépek A mai elképzeléseknek megfelelő első számítógépet 1946-ban a pennsylvaniai egyetemen mutatta be John Mauchly és Presper Eckert kutatócsoportja. 81

A munka 1943. május 31- én kezdődött. A gépezet, amely egyelőre csak tervasztalon létezett, az Electronic Numerical Integrator And Computer nevet kapta (Elektronikus numerikus integrátor és számítógép). ENIAC Az ENIAC egy elektroncsöves külső vezérlésű - az első teljesen elektronikus - számítógép volt. A gépet 16 fajta, 17 468 darab elektroncső, 70 ezer ellenállás, 7200 kristálydióda, 10 ezer kondenzátor, 4100 relé felhasználásával építették. A gép teljesítményfelvétele: 174 kw-os. Elhelyezéséhez egy 30 méternél hosszabb teremre volt szükség. 82

ENIAC Az ENIAC 2000-szer gyorsabb, volt mint a MARK-1. Az adatokat lyukkártyáról, az utasításokat kézzel vitték a gépre. Ballisztikus pályagörbe (röppálya) számításo- kat végeztek vele. 83

Neumann János (1903-1957) 1957) 84

Herman Heine Goldstine (1913-) 85

Új fejezet a számítástechnikában A számítógép-fejlesztők - Mauchly és Eckert vezette - csoportjához 1946-ban csatlakozott a magyar származású Neumann János is. Ekkor kezdték el az új számítógép, az EDVAC építését. Neumann János ekkor javasolta, hogy a programot ne külső információhordozón, hanem magában a számítógépben, annak központi tárolójában helyezzék el. 86

Neumann-elvű elvű számítógép Neumann János és Hermann H. Goldstine Princetonban meg- alkotta az IAS-t, vagy Neumann-gépet. 87

IAS - 1952 Institute for Advanced Studies. Párhuzamos működésű. Sokkal gyorsabb az akkori számítógépek- nél. Felépítése - lényegé- ben - megegyezett a mai számítógépekével. 88

The First Draft Neumann János 1945-ben kidolgozta a tárolt program elvét. Neumann 1945. június 30-án megjelentette az EDVAC gép leírását, amely már a tárolt program elve alapján készült. 89

Neumann-elvek elvek A számítógép legyen teljesen elektronikus, külön vezérlő- és végrehajtó egységgel. Kettes számrendszert használjon. Az adatok és a programok ugyanabban a belső tárban, a memóriában legyenek. A számítógép legyen univerzális Turing-gép. gép. JONIAC 90

A tárolt program előnyei Bármely része gyorsan hozzáférhető a vezérlőegység számára. Nem hátráltatja a gép működését a programváltás, ezért megnövekszik az adatfeldolgozás sebessége. A már lefutott program vagy egyes részletei újra felhasználhatók, a programba be lehet építeni feltételektől függő elágazásokat. 91

EDSAC - 1949 Electronic Delay Storage Automatic Calculator. Angliában készítették 1949-ben, Neumann elgondolásai szerint. Digitális, elektronikus, univerzális, belső programvezérlésű számítógép. 92

Whirlwind - 1949-51 1951. április 20-án állt üzembe az amerikai haditengerészetnél. Az első valós idejű képernyővel működő számítógép. Repülőgép- szimulátorként is alkalmazták. 93

EDVAC - 1949-1952 1952 Electronic Discrete VAriable Computer. Belső programvezérlésű, elektronikus, digitális, univerzális számítógép. A H-bomba tudományos számításait végezte. 94

UNIVAC - 1951 Universal Automatic Computer. Az UNIVAC az első sorozatban gyártott számítógép. 1951-ben készült el. 95

Második generáció II. számítógép- generáció: William Bradford Shockley John Bardeen Walter Houser Brattain Tranzisztor Kisebbek, megbízhatóbbak Olcsóbbak, kelendőbbek Több cég alakult Telefunken RAT-740 IBM-1400-as típus 96

II. generációs számítógépek Tranzisztoros számítógépek Az 1958-1965 közötti évekre tehető. Jellemző áramköri elemük a tranzisztor. Méretük jelentősen csökken. Hosszabb élettartamúak, mint elődeik. Nőtt a tárolókapacitásuk. Megjelentek a fejlettebb operációs rendszerek. 97

A II. generáció jellemzői Memóriájuk mágnesgyűrűs tár. Háttértáruk a mágnesszalag, majd a mágneslemez, fejlődnek a nyomtatók, kártyaolvasók. Műveleti sebességük 10 000 művelet má- sodpercenként. Magasabb szintű programozási nyelvek jelennek meg: Fortran, Algol, Cobol. 98

William Bradford Shockley (1910-1989) 1989) 99

John Bardeen (1908-1991) 1991) 100

Walter Houser Brattain (1902-1987) 1987) 101

A tranzisztor felfedezése A tranzisztort 1947-ben fedezte fel a Bell Laboratóriumban John Bardeen, Walter Houser Brattan és William Shockley,, s ezért 1956-ban Nobel-díjat kaptak. A tranzisztor tömeges alkalmazása a számítógépekben először az 1950-es évek végén történt meg. 102

Tranzisztor A tranzisztor feladata gyakorlatilag a korábbi elektroncsőnek felel meg, csak sokkal kisebb, és kevesebbet fogyaszt. A mai mikrochipek működésének alapjául szolgál. 103

Kisebbek, megbízhatóbbak Az első generációs A második generációs számítógépeket az 1950- es évek végén - az 1960- as évek elején váltották fel a második generációs számítógépek már másodpercenként tízezer műveletet is el tudtak végezni. számítógépek, amelyeket A tranzisztorok sokkal tranzisztorokból építettek. kevesebb energiát A tranzisztorokkal ugyanis fogyasztottak és sokkal kisebb, gyorsabb és hosszabb életűek voltak. megbízhatóbb logikai A gépek megbízhatósága áramköröket lehetett körülbelül az készíteni, mint az ezerszeresére nőtt az első elektroncsövekkel. 104 generációhoz képest.

Olcsóbbak, kelendőbbek Kisebbek lettek az Ez óriási alkatrészek, és kisebbek méretcsökkenést lettek az alkatrészek közötti jelentett, ugyanakkor az hézagok is. energiafelvételük is Egyúttal sokkal olcsóbbá is mérséklődött. váltak a számítógépek, A tranzisztorok sokkal emiatt nőtt az eladások megbízhatóbban száma: csak az IBM 1400-as működtek, mint az sorozatból, több mint 17000 elektroncsövek. darabot helyeztek üzembe. Ennek A fő alkotórészek, a logikai következményeként áramkörök tranzisztorokból megsokszorozódott a épültek. műveletek sebessége. 105

Több cég alakult Szaporodtak a számítógépgyártással foglalkozó cégek is. A második számítógép-generáció generáció korszakát az 1959-1965-ös évekre lehet tenni. 106

Telefunken RAT-740-1960 A német Telefunken - RAT-740 típusú számítógépe 1960-ban. A műveleti sebesség ezeknél a gépeknél a másodperc milliomod részével mérhető. 107

IBM-1400-as típus - 1961 A tranzisztorokból épített számítógépek jelentették a második számítógép - generációt. Az IBM 1400-as sorozatából 17 ezer darabnál is többet helyeztek üzembe. 108

Harmadik generáció III. számítógép-generáció: generáció: Jack St. Clair Kilby Robert Norton Noyce Az első integrált áramkör Csökkent az ár, a méret, a hiba IBM-360 109

III. generációs számítógépek Integrált áramkörök Az 1965-1972 közötti Méretük tovább csökkent. évekre lehet tenni. Megjelent a bájt-szervezés Jellemző áramköri elemük és az input-output proc. is. az integrált áramkör (IC). Háttértáruk mágneses Műveleti sebességük adattároló - 10 Mbyte. 500 000 művelet Grafikus monitorokat, másodpercenként. rajzológépeket alkalmaztak. További magas szintű programnyelvek jelentek Operációs rendszerük meg. egyidejűleg több felhasználó Létrejött a kiszolgálását tette lehetővé. multiprogramozás és az Létrejött az ARPANET időosztásos technika. 1968-ban. 110

Jack St. Clair Kilby (1923-) 111

Robert Norton Noyce (1927-1990) 1990) 112

Jack S. Kilby és Robert N. Noyce Az integrált áramkört (IC-t) 1958-ban fedezte fel Jack S. Kilby (Texas Instruments) és Robert N. Noyce (Fairchild Semiconductor). Ez az eszköz a harmadik generációs számítógépek jellegzetes építőeleme. A tömegtermelés 1962-ben indult meg. 113

Az első integrált áramkör Az egyetlen félvezető lapkába sokszor négyzetcentiméterenként több ezer áramköri elemet elhelyező integrált áramköri technika tovább csökkentette a méreteket és növelte a műveleti sebességet. 114

Csökkent az ár, a méret, a hiba Az integrált áramkörök tovább csökken- tették a számítógépek árát, méretét és meghibásodási gyakoriságát. Ez tovább növelte a számítógépek iránti keresletet: az 1970-es évek elejére több mint 100 000 nagyszámítógépet és ugyancsak, több mint 100 000 miniszámítógépet helyeztek üzembe. 115

IBM-360-1964 Az IBM-360 típusú számítógépe 1964-ből. A számítógépek valóban univerzálissá váltak. Üzleti, műszaki, és tudományos feladatokat egyaránt elláttak. 116

Negyedik generáció IV. generációs számítógépek: A 70-es évek-lsi A 80-as évek -VLSI Mikroprocesszor Gróf András Gordon Earl Moore Robert Norton Noyce INTEL IBM Mindennapi számítógépek Stephan Gary Wozniak Steven Paul Jobs APPLE IBM PC Paul Allen William H. (Bill) Gates Simonyi Károly Microsoft 117

IV. generációs számítógépek Mikroprocesszor 1972 - napjainkig, a ma Megjelentek a számítógépei. mikroszámítógépek: Jellemző áramköri elemük a amelyek a kisvállalatok chip, a mikroprocesszor. számára is lehetővé Az integráltság nagyfokú, jelentős méretcsökkenést tették az olyan számítási hatékonyság tett lehetővé. elérését, amely előtte Műveleti sebességük: 10 millió művelet csak a nagyvállalatok sajátja volt. másodpercenként. Gyártani kezdték a Megjelentek a szuperszámítógépek: melyek beépített programú elektronikus gépeket: 118 adatbázisokkal dolgoznak. számológép, óra stb.

70-es évek-lsi 1971 Ted Hoff a Bell Laboratóriumban felfedezi a mikroprocesszort. LSI (Large-Scale Integration nagy fokú integrálás). Műveleti sebesség: 10 millió művelet másodpercenként Megjelentek újabb, fejlettebb magas szintű programozási nyelvek (Pascal, C nyelv). 119

80-as évek-vlsi VLSI (Very Large-Scale Integration - nagyon nagy fokú integrálás). Műveleti sebesség: 150 millió művelet másodpercenként. Megjelent a logikai, a funkcionális és az objektumorientált programozás. 120

Mikroprocesszor Mikroprocesszornak nevezzük az egyetlen félvezető elemben kialakított teljes CPU-t (Central Processing Unit=központi vezérlő egység), amely egyetlen integrált áramkörös tokban helyezkedik el. 121

Gróf András - Andrew Steven Grove (1936-) 122

Gordon Earl Moore (1929-) 123

Robert Norton Noyce (1927-1990) 1990) 124

INTEL A céget 1968. augusztusában alakította meg Andrew Grove (eredeti magyar neve: Gróf András), Gordon E. Moore és Robert N. Noyce. 1971-ben jelentette be az INTEL cég a mikroprocesszor megalkotását, de csak 1972-ben dobták piacra a 8008 jelzésű egységet. 1974-ben a 8080 jelű IC a Zilog cég Z80 processzorának alapja. 1979-ben a 8086 (illetve 8088) típusú IC-ből az 1981-ben piacra dobott IBM PC-k központi egysége készült. 125

IBM - a piacvezető kék óriás A személyi számító- gépek (PC = Personal Computer) piacán vezető helyet foglal el az IBM. Az IBM gépei, illetve a velük kompatibilis (egyenértékű) gépek (IBM klónok) uralják ezt a területet. 126

Mindennapi számítógépek A mikroprocesszorok megjelenése tette lehetővé, hogy a számítógépek a mindennapi életbe is belépjenek. Olcsóságuk, kicsiny méretük miatt szinte minden területen használják őket. A mikroszámítógépek piacán megjelent: az Altair, az Apple, a Commodore, az Atari, az IBM-PC stb. 127

Stephan Gary Wozniak (1950-) 128

Steven Paul Jobs (1955-) 129

APPLE Wozniak és Jobs 1970-ben megalapítják az Apple céget. E gépek operációs rendszere lesz a Macintosh, mely kezdettől fogva grafikus felületet kínált a felhasználóknak. 130

IBM PC: XT, AT, Pentium A 8088-as processzorra épülő IBM PC XT volt az első ilyen típusú személyi számítógép. Ezt követte a javított változat a 80286-ra épülő IBM PC AT. Ezután sorra következnek az újabb és újabb processzorokat magukba foglaló típusok: 80386, 80486, Pentium. 131

IBM PC - 1981 Egy PC változaton belül több altípus is létezik az adat- továbbítás megoldása, illetve a vezérlő órajel nagysága szerint. 132

Paul Allen (1953-) 133

William H. (Bill) Gates (1955-) Virtuális séta a világ leggazdagabb emberének otthonában 134

Simonyi Károly - Charles Simonyi (1948-) 135

Microsoft - a szoftvergyártó óriás Paul Allen és Bill Gates 1975- ben megalapította a Microsoft nevű szoftvercéget. A Microsoft programjai széles körben elterjedtek. Simonyi Károly volt a vezetője annak a teamnek, akik a Word és Excel nevű programokat megalkották. Szoftvergyártó óriássá nőtte ki magát a cég. 136

Ötödik generáció (1. oldal) V. generációs számítógépek A következtetni tudó generáció Komplex probléma- megoldás Számítógép- hálózatok fejlődése Mesterséges intelligencia ICOT-FGCS Az intelligens számítógép LIPS Rendszerintegráció 137

Ötödik generáció (2. oldal) Végső prototípus Beszédet értő számítógép PIM-KL1 Az eredmények terjesztése ICOT-IFSIFS Gépek ezrei összekapcsolva Celluláris neurális hálózat A bionikus szem A mindennapi élet része 138

V. generációs számítógépek A nem túl távoli jövőben várható Az 1990-es évek elejétől számítható a tervezése. Jellemző áramköri elemük a Neumann-elvtől elvtől eltérő, párhuzamos, vagy asszociatív működésű mikroprocesszor. Eljárás-orientált programnyelv helyett program-orientált orientált (Prolog). Mesterséges intelligencia. Az előző számítógép- generációkhoz képest koncepciójuk, felépítési elvük, hardver- és szoftverszerkezetük alapvetően más. A felhasználó számára magas szintű ember- gép kapcsolatot jelentenek. Tudásalapú, intelligens rendszerek létrehozása. 139

A következtetni tudó generáció A közeljövő számítógépei tartoznak ebbe a kategóriába. Mesterségesen, vizuálisan kommunikálnak. Következtetni tudnak. Problémamegoldó képességgel rendelkeznek. A számítógépek fejlesztésének egyik meghatározó trendje a mikro-miniatürizálás, miniatürizálás, az az igyekezet, hogy mind több áramköri elemet sűrítsenek mind kisebb és kisebb méretű chipekbe. A kutatók az áramkörök sebességét a szupravezetés felhasználásával is igyekez- nek felgyorsítani. 140

Komplex problémamegoldás Az ötödik generációs számítógépek már komplex problémákat lennének képesek alkotó módon megoldani. Ennek a fejlesztésnek a végső célja az igazi mesterséges intelligencia létrehozása lenne. Az egyik aktívan kutatott terület a párhuzamos feldolgozás, azaz amikor sok áramkör egyidejűleg különböző feladatokat old meg. A párhuzamos feldolgozás alkalmas lehet akár az emberi gondolkodásra jellemző komplex visszacsatolás utánzására is. 141

Számítógép-hálózatok fejlődése Másik meglévő trend a számítógépes hálózatok további fejlődése. Ezekben a hálózatokban már műholdakat is felhasználnak a számítógépek világ- hálózatának működtetésére. Folynak kutatások az optikai számítógépek kifejlesztésére is. Ezekben nem elektromos, hanem sokkal gyorsabb fényimpulzusok hordoznák az információt. 142

Mesterséges intelligencia Gyakorlati alkalmazása Mesterséges intelligencia: minden olyan rendszer, amely az emberi magatartás modellezésére alkalmas. Moore törvénye - 1965 143

ICOT - FGCS Japánban egy 1981 októberében tartott konferencián jelentettek be egy új állami kutatási tervet. A japán kormány 1982 áprilisában megalakította az Institute for New Generation Computer Technology (ICOT) nevű intézményt a számítástechnikai kutatások végzésére, egész pontosan az FGCS (Fifth Generation Computer Systems) projekt vezetésére. 144

Az V. generáció alkotórészei Ennek az új - szerintük az ötödik generációnak fontos alkotórésze lesz: A mesterséges intelligencia. A szakértői rendszerek. A műveletvégzés szimbólumokkal. 145

Az intelligens számítógép Intelligens számítógép létrehozása a cél, amelyik lát, hall, beszél és gondolkodik. Képes asszociálni, tanulni, következteté- seket levonni és dönteni. Hardver oldalról ennek az előfeltételét a párhuzamos feldolgozásban látják. 146

LIPS A japán kutatók tíz évre tervezték a munkát. Az első három év feladata volt egy PROLOG nyelvű olcsó személyi munkaállomás kidolgozása, ami több ezer objektumból és több ezer szabályból álló tudásbázist tud kezelni, másodpercenként már mintegy egymillió logikai következtetést (logical inferences per second,, LIPS) tud levonni. 147

Rendszerintegráció Ebből a gépből aztán egy éven belül kereskedelmi terméknek kellett születnie. A következő, 4 éves időszak a kísérletezésé és a rendszerintegráció első lépéseié volt. A párhuzamos feldolgozás fő problémáit is ezekben az években kellett megoldani. 148

Végső prototípus Az utolsó három évet a végső prototípus megépítésére és a további rendszer- integrálásra szánták. Az eredményt, egy beszédet értő számítógépet, az 1990-es évek elejére várták. 149

Beszédet értő számítógép Sebessége egymillió-egymilliárd egymilliárd LIPS. A tudása több tízezer következtetési szabályt és több százmillió objektumot foglal magába ( (ez utóbbi nagyjából az Encyclopaedia Britannica ismeretanyaga). Megérti a köznapi nyelven beszélt és írott szöveget, és értelmezni tudja a grafikus adatbevitelt. 150

Létrejött az V. generációs gép? A fejlesztést 1993 márciusában zárták le, és sikeresnek ítélték. Értékelésük szerint létrehozták az ötödik generációs számítógép prototípusát és a gyártásához szükséges technológiát. Ez a prototípus a világ leggyorsabb és legnagyobb olyan számítógéprendszere, amely tudásalapú információfeldolgozásra képes. 151

PIM - KL1 A gép lelkét a párhuzamos következtető gépek (parallel inference machine, PIM) alkotják. Ezeknek a PIM-eknek a programozására kifejlesztették az igen termelékeny KL1 nevű párhuzamos logikai nyelvet. Elkészítették a párhuzamos folyamatok követésére és a hibakeresésre szolgáló eszközöket, valamint különböző alkalmazásokat fejlesztettek ki. 152

Az eredmények terjesztése 1993-ban új kutatásba kezdtek, amelynek a FGCS Follow-on on Project elnevezést adták. Ennek a projektnek a célja a KL1 programozási környezet és az ezzel készült programrendszerek átültetése volt UNIX alapú soros és párhuzamos működésű számítógépekre. Célul az elért eredmények terjesztését tűzték ki. 153

ICOT - IFS Az FGCS keretében kifejlesztett főbb programrendszereket ICOT Free Software (IFS) néven hozták nyilvánosságra. 1995-ben a kutatómunka új szakasza is sikeresen zárult ekkor felszámolták az ICOT-ot. Az elért eredményeket a Japan Information Processing Development Center (JIPDEC) gondozza tovább. 154

Gépek ezrei összekapcsolva Az áttörést talán az 1993-ban Leon O. Chua és Roska Sándor forradalmian új módszere hozhatja meg. Az elv lényege: az analóg módon működő, kicsi számítógépek ezreit működtetik összekapcsolva, logikai műveletekkel kom- binálva, szemben az eddig elterjedt egy, vagy néhány nagyteljesítményű processzoron alapuló rendszerekkel. 155

Celluláris neurális hálózat A kezdetben tárolt programú tömbszámí- tógép 1996-ban vált programozhatóvá. A CNN ( (Cellular Neutral Network), azaz a celluláris neutrális hálózat egy chipen belül közel tízezer kis feldolgozóegység együttes munkájával másodpercenként egy trillió művelet elvégzését oldja meg. 156

A bionikus szem Ez a sebesség legalább százszorosa a Neumann-elven elven működő processzorokénak, ráadásul a gyártási költség nagy szériában azonos nagyságrendű amazokéval. Az első bemutatkozó alkalmazása a bionikus szem, amely képfeldolgozás és alakfelismerés területén máris forradalmi változásokat érlelt. 157

A mindennapi élet része Sokféle célra használják a számítógépeket az élet minden területén: a repülőgépek vezérlésére, a forgalom irányítására, szövegek és számok feldolgozására és az üzleti megbeszélések időpontjának nyilvántartására. A számítógépek a modern üzleti élet, a kutatás és a mindennapi élet nélkülöz- hetetlen szereplőivé váltak. 158

Megjegyzés A Számítógép-történet történet című bemutató véget ért. Köszönöm a figyelmet. Forrás: Internet. 159