60.1 Historie počítačů (studijní text)

Předchůdci počítačů

Abakus

  • první mechanické počítadlo připomínající dnešní dětská počítadla
  • vznik asi přes 5000 lety v Malé Asii, následné rozšíření do Číny nebo Řecka a Říma

abakus

Obr. 1: Rekonstrukce římského abaku.

Logaritmické pravítko

  • nástroj umožňující převést násobení a dělení na scítání a odčítání
  • vynálezce angličan John Napier (1614)

Mechanické kalkulátory

  • předchůdci dnešních kalkulaček, umožňovali základní početní operace včetně druhé odmocniny
  • průkopníky v této oblasti byli francouz Blaise Pascal (1642) či němec Gottfried Wilhelm von Leibniz (1694)
  • Thomas de Colmar - první hromadně vyrábené kalkulátrory nazvané Arithmometr (1820)

arithmometr

Obr. 2: Arithmometr z roku 1887.

Analytický stroj

  • anglický matematik Charles Babbage plánoval v 19. století vytvořit stroj, který by umožnil řešit složité výpočty
  • mělo se jednat o mechanický stroj poháněný parou, který obsahoval tzv. "sklad" (dnes paměť) a "mlýnici" (dnes procesor)
  • stroj však nebyl nikdy zcela dokončen

Za počátek vývoje dnešní počítačů jsou považována 30. léta 20. století

Nultá generace (1930 - 1945)

  • vývoj tzv. nulté generace počítačů byl umocněn začátkem druhé světové války
  • hlavními součástkami byly reléové obvody
  • počítače byl obrovské, vážily několik tun a jejich rychlost byla několik operací za sekundu
  • jako vstupní datové médium se používaly děrné pásky nebo děrně štítky
  • výstup byl v podobě automatizovaných psacích strojů či dálnopisů
  • 1939 - vzniká firma Hewlett-Packard (dnes HP)

Z1, Z2 a Z3 (Německo)

  • konstruktéry byli němečtí inženýři Konrad Zuse a Helmut Schreyr
  • Z1 z roku 1936 je považán za první svého druhu, následoval Z2 (1938)
  • nejvýkonnější byl Z3 (1939) a sloužil pro výpočty drah balistických raket V2
  • po náletu spojeneckých letadel v roce 1944 byl zničen

z3

Obr. 3: Replika počítače Z3

Colossus (Velká Británie)

  • byl zkonstruován v anglickém Bletchley Parku v roce 1944
  • sloužil k dešifrování tajných německých depeší z přístroje Enigma
  • po válce byl rozebrán a zničen

Mark I a Mark II (USA)

  • byly postaveny na Harvardské univerzitě, autorem byl Howard Hathaway Aiken a financován byl nově vzniklou firmou IBM
  • byl využíván americkým námořnictvem pro výpočet balistických tabulek
  • Mark II fungoval i několik let pro druhé světové válce

mark1

Obr. 4: Pravá strana počítače Mark I.

První generace (1945 - 1951)

  • první generace byla charakteristická použití elektronkových obvodů, méně již relé
  • stále byly velké, několik tun těžké, energeticky náročné a nespolehlivé
  • jako datová média se stále používaly děrné pásky, avšak již dokázely zpracovat stovky operací za sekundu

Obr. 5: Elektronkový obvod.

ENIAC, MANIAC a UNIVAC

  • byly americké počítače, které svým principem fungovaly stejně jako dnešní počítače
  • ENIAC měl původně sloužit pro výpočet balistických střel, ale válka skončila dříve než byl dokončen
  • vylepšená verze ENIACu byl MANIAC, který posloužil pro výpočty při konstrukci atomových bomb v Los Alamos
  • UNIVAC byl první sériově výráběny počítač (sloužil například pro scítání lidu, nebo volební odhady)

eniac

univac
Obr. 6: Počítač ENIAC. Obr. 7: Počítač UNIVAC.

Druhá generace (1951 - 1965)

  • v druhé generaci byly elektronky nahrazeny křemíkovými tranzistory, které umožnily zvyšit rychlost, spolehlivost a zmenšit rozměry a energetickou náročnost (zpracovály již několik tisíc operací za sekundu)
  • objevují se také první operační systémy, programovací jazyky
  • jako datové médium se začaly používat magnetické pásky
  • počítače začínaly též pronikat do komerční sféry
  • TRADIC - byl sériově výraběný počítač s tranzistory (firma Bell Labs)
  • nejúspěšnějšími byly modely firmy IBM
  • firma IBM představuje první jehličkovou tiskárnu (1957)
  • 1957 - v Praze byl kolektivem docenta Antonína Svobody spuštěn první československý reléový počítač SAPO (SAmočinný POčítač)
  • v roce 1964 je vynalezena první počítačová myš (Douglas Engelbart)
ibm1401
Obr. 8: Počítač IBM 1401.

Třetí generace (1965 - 1980)

  • třetí generace je typická nahrazením samotných tranzistorů tzv. integrovanými obvody (zabudování velkého množství tranzisorů do jednoho čipu)
  • důsledkem bylo významné změnšení velikosti počítače a zvýšení rychlosti (desetitisíce operací za sekundu)
  • zavádí se podpora pro multitasking (víceúlohovost)
  • nejznámějšími typy počítačů byly IBM System 360 nebo Cray-1
  • v roce 1967 se objevuje první disketa (firma IBM) a první kapesní kalkulačka (firma Texas Instrument)
  • o objevem LED diod se začínají prosazovat zobrazovací displeje
  • vznikají firmy Intel (1968) nebo AMD (dnes přední výrobci procesorů)
  • 1969 - první komerční operační systém UNIX a též je spuštěna první verze počítačové sítě ARPAnet
  • 1971 - poslán první email
  • vzniká firma Atari (1972) a vydává první počítačovu hru Pong
  • je založena firma Microsoft (1975) a Apple (1976)
ibm360 cray1
Obr. 9: Počítač IBM System 360. Obr. 10: Počítač Cray-1.

Čtvrtá generace (1980 - dodnes)

  • čtvrtou generaci vymezuje vývoj mikroprocesorů (integrace velkého množství integrovaných obvodů do jednoho pouzdra)
  • důsledkem je obrovský nárůst rychlosti (desítky miliónů operací za sekundu) a zmenšení hotového počítače do podoby osobního počítače
  • nejúspěšnějším počítačem 80. let byl 8bitový Commodore 64 (přes 20 mil. kusů)
  • objevují se grafická uživatelská rozhraní
  • vývoj pokračuje dodnes stále větším stupněm integrace a nárůstem rychlosti, kapacity, atd.
  • na počátku 80. let se stanovuje standard pro PC - tzv. IBM PC kompatibilní
  • v této době se prosazují i velké firmy dneška, např. Microsoft, Apple, Adobe či Dell
  • 1982 - vynalezen první kompaktní disk CD (firma Philips), nejprve pro hudební průmysl
  • v roce 1984 je představena první laserová tiskárna firmou HP
  • 1985 - první optická mechanika CD pro PC (firmy Sony a Panasonic)

intel4004

Obr. 11: První komerční mikroprocesor Intel 4004.

Obr. 12: Commodore 64 (bez monitoru a disketové jednotky).

Použité zdroje

Obr. 1: Rekonstrukce římského abaku. [citováno: 2015-08-12]. Autor: Mike Cowlishaw (aus der englischen Wikipedia) - Photographer: Mike Cowlishaw (aus der englischen Wikipedia), CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=146646. Dostupné pod licencí Wikipedia Commons na WWW: <https://en.wikipedia.org/wiki/Abacus#/media/File:RomanAbacusRecon.jpg>.
Obr. 2: Arithmometr z roku 1887. [citováno: 2015-08-12]. Autor: Ezrdr – Vlastní dílo, Volné dílo, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7228708. Dostupné pod licencí Wikipedia Commons na WWW: <https://cs.wikipedia.org/wiki/Arithmometr#/media/File:Arithmometre.jpg>.
Obr. 3: Replika počítače Z3. [citováno: 2015-08-12]. Autor: Venusianer at the German language Wikipedia, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3632073. Dostupné pod licencí Wikipedia Commons na WWW: <https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_computing_hardware#/media/File:Z3_Deutsches_Museum.JPG>.
Obr. 4: Pravá strana počítače Mark I. [citováno: 2015-08-12]. Autor: CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=601387. Dostupné pod licencí Wikipedia Commons na WWW: <https://cs.wikipedia.org/wiki/Dějiny_poč%C3%ADtačů#/media/File:Harvard_Mark_I_Computer_-_Right_Segment.JPG>.
Obr. 5: Elektronka. [citováno: 2015-08-12]. Autor: ScAvenger – Vlastní dílo, GFDL, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3093426. Dostupné pod licencí Wikipedia Commons na WWW: <https://cs.wikipedia.org/wiki/Elektronka#/media/File:Dubulttriode_darbiibaa.jpg>.
Obr. 6: Počítač ENIAC. [citováno: 2015-08-12]. Autor: neznámý – U.S. Army Photo, Volné dílo, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=55124. Dostupné pod licencí Wikipedia Commons na WWW: <https://cs.wikipedia.org/wiki/ENIAC#/media/File:Eniac.jpg>.
Obr. 7: Počítač UNIVAC. [citováno: 2015-08-12]. Autor: Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2491670. Dostupné pod licencí Wikipedia Commons na WWW: <https://en.wikipedia.org/wiki/UNIVAC_I#/media/File:UNIVAC-I-BRL61-0977.jpg>.
Obr. 8: Počítač IBM 1401. [citováno: 2015-08-12]. Autor: Gobierno de los Estados Unidos - http://ed-thelen.org/comp-hist/BRL61-ibm1401.html#IBM-1401, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=14072416. Dostupné pod licencí Wikipedia Commons na WWW: <https://en.wikipedia.org/wiki/IBM_1400_series#/media/File:BRL61-IBM_1401.jpg>.
Obr. 9: Počítač IBM System 360. [citováno: 2015-08-12]. Autor: Ben Franske - DM IBM S360.jpg on en.wiki, CC BY 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1189162. Dostupné pod licencí Wikipedia Commons na WWW: <https://en.wikipedia.org/wiki/IBM_System/360#/media/File:DM_IBM_S360.jpg>.
Obr. 10: Počítač Cray-1. [citováno: 2015-08-12]. Autor: Clemens PFEIFFER - Own work, CC BY 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1441453. Dostupné pod licencí Wikipedia Commons na WWW: <https://en.wikipedia.org/wiki/Cray-1#/media/File:Cray-1-deutsches-museum.jpg>.
Obr. 11: První komerční mikroprocesor Intel 4004. [citováno: 2015-08-12]. Autor: LucaDetomi at it.wikipedia - Transfered from it.wikipedia, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=858670. Dostupné pod licencí Wikipedia Commons na WWW: <https://en.wikipedia.org/wiki/Microprocessor#/media/File:Intel_4004.jpg>.
Obr. 12: Commodore 64 (bez monitoru a disketové jednotky). [citováno: 2017-08-27]. Autor: Bill Bertram – Self-published work by Bill Bertram, CC BY-SA 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=180885. Dostupné pod licencí Wikipedia Commons na WWW: <https://cs.wikipedia.org/wiki/Commodore_64#/media/File:Commodore64.jpg>.