HISTORIA PECETA OPRACOWAŁ: MARCIN SOBOTKA II T JAK POWSTAŁ KOMPUTER ??? HISTORIA PECETA OPRACOWAŁ: MARCIN SOBOTKA II T

CO BYŁO PRZED „EPOKĄ KOMPUTERA” ??? Dawno, dawno temu nie było komputerów. Ludzie do obliczeń używali przede wszystkim swoich palców i np. urządzeń takich jak Abakus widoczny na obrazku (z lewej strony). Prawdopodobnie jest to późniejsza wersja udoskonalona przez papieża Sylwestra II z roku 1000 . Jednak ten wynalazek wg uczonych powstał już ok. 3000 r. p.n.e. Pierwotny abakus był płaskim kamieniem pokrytym piaskiem na którym rysowano symbole liczbowe (z czego prawdopodobnie pochodzi jego nazwa z fenickiego słowo abak oznacza piasek, lub też z języka hebrajskiego słowa abhaq, oznacza kurz). Z czasem kamień został zastąpiony przez drewnianą ramę podtrzymującą cienkie patyczki, splecione włosie lub skórzane rzemienie, na które nanizano koraliki lub kamyczki z otworkami. Abakus dał początek liczydłom (rys. po prawej stronie)

KOSTKI NAPIERA Przez następne lata ulepszano dotychczasowe „liczydło” aż do roku 1614 w którym szkocki matematyk John Napier odkrywa logarytmy i konstruuje kostki, które w zasadniczy sposób ułatwiają mnożenie liczb wielocyfrowych. (w rzeczywistości kostki były tablicą mnożeń wyrytą na pasach z drewna lub z kości co przedstawia rysunek). Odkrycie logarytmów było bardo znaczącym osiągnięciem na bazie którym stworzono następne urządzenia liczące.

SUWAKI W 1621 r. Edmund Gunter bazując na odkryciu Napiera stworzył suwak logarytmiczny działający na zasadzie dodawania logarytmów poprzez dodawanie różnej długości odcinków zaznaczonych na skali. Wynalazek ten w znaczący sposób ułatwiał wykonywanie działań, a mianowicie umożliwiał mnożenie, dzielenie, potęgowanie, logarytmowanie, pierwiastkowanie. W późniejszym czasie posiadał dodatkowe znaczniki lub skale pozwalające szybko obliczać powierzchnię koła, ciężar i wytrzymałość prętów itp. W 1632 powstają kolejne suwaki : liniowy i kołowy. Suwaki logarytmiczne były powszechnie używane przez inżynierów do końca lat osiemdziesiątych. Służyły także do obliczenia średniego zużycia paliwa lub średniej prędkości samochodu !!!

ARYTMOMETR PASCALA W 1642 r. Blaise Pascal buduje arytmometr, który jest pierwszą maszyną liczącą napędzaną ręcznie służącą do wykonywania dodawania i odejmowania. Faktycznie maszyna ta potrafiła jedynie dodawać, odejmowanie polegało na tym, że odejmowana liczba była najpierw zamieniana na swoje dopełnienie, a dopiero ono było następnie dodawane do liczby pierwszej. Co interesujące, współczesne komputery używają podobnych technik dopełnień przy odejmowaniu liczb !!!!!! Pascal stworzył arytmometr by pomóc ojcu w obliczeniach w których się gubił ! ! !

KARTA DZIURKOWANA Karta ta służyła do sterowania maszyny tkackiej wynalezionej przez Josepha Marie Jacquard`a (1801). Karta ta sterowała nićmi podczas tkania, co pozwalało tworzyć tkaninę o powtarzalnym wzorze. Karty służyły później (ok.1887r.) do zbierania informacji i kodowania jej na nich. Były dziurkowane za pomocą maszyny nazywanej dziurkarką, następnie weryfikowano poprawność przy pomocy sprawdzarki (początkowo robił to człowiek) Karty te stosowane były podczas powszechnego spisu ludności USA w 1890 roku. Można również powiedzieć że wykorzystywane są do dziś np. w punktach lotto. Biorąc pod uwagę fakt, że na pojedynczej, 80-kolumnowej karcie kodowano do osiemdziesięciu znaków (równorzędnych używanym dziś osiemdziesięciu bajtom) i że każde 80 bajtów miało zatem grubość 0,18 milimetra, można oszacować, że do zakodowania 80 gigabajtów - standardowej pojemności współczesnego dysku twardego, potrzebny byłby stos kart o wysokości ponad 0,18 miliarda milimetrów, czyli - 180 kilometrów.

MACHINA RÓŻNICOWA W 1822 roku Charles Babbage (1792-1871) tworzy koncepcje tzw. machiny różnicowej i częściowo ją konstruuje. Maszyna ta miała wykonywać podstawowe działania matematyczne, zapamiętywać dane wejściowe, pośrednie oraz wyniki obliczeń. Wprowadzaniu i wyprowadzaniu danych służyły karty dziurkowane. Projekt nie doczekał się realizacji z powodu niskiego poziomu ówczesnej techniki.  

INNE WAŻNE ODKRYCIA W 1824 George Boole tworzy słynną algebrę, która będzie miała duży wkład w budowę późniejszego komputera. W 1850 r. D. D. Parmalee, amerykański konstruktor, patentuje sumator ( maszyna biurowa wykonująca podstawowe trzy działania matematyczne : dodawanie, odejmowanie i dzielenie) wyposażony w klawiaturę. W 1885 – Dorr E. Felt tworzy "Comptometer", pierwszy profesjonalny arytmometr, w którym liczby wprowadza się za pomocą klawiszy W 1889 powstaje biurkowy arytmometr Felta, drukujący wyniki obliczeń W 1903 Nikola Tesla patentuje obwody elektryczne nazwane "bramkami" i "przełącznikami".

LAMPA ELEKTRONOWA Pierwszą lampę elektronową zbudował w roku 1904 John Ambrose Fleming- była to dioda. W 1906 r. naukowiec Lee de Forest wynajduje lampę elektronową (triodę). Jest to jeden z przełomowych wynalazków w historii komputera. Trioda jest najprostszą i najstarsza lampą wzmacniającą .Teraz trochę o jej budowie. Składa się ona z trzech elektrod – anody, katody i siatki. Trioda umożliwia sterowanie przepływem elektronów z katody do anody przez zmianę napięcia na siatce – a zatem umożliwia budowanie wzmacniaczy sygnałów elektrycznych. Wydajność emisji elektronów z katody zależy od natężenia pola elektrycznego przy katodzie. W diodzie na to pole wpływa tylko anoda, w triodzie anoda i siatka, niezależnie od siebie – możliwa jest więc regulacja prądu anody za pomocą innej elektrody - siatki. Ponieważ siatka znajduje się bliżej katody niż anoda to oddziałuje ona silniej na emisję elektronów z katody niż anoda – im silniej tym większe wzmocnienie da się uzyskać za pomocą lampy

MASZYNY SZYFRUJĄCE 1915 - Edward Hebern wynajduje maszynę szyfrującą 1919- Hugo Koch, Holender, patentuje maszynę szyfrującą. Projekt ten zostanie potem użyty przez Niemca Scherbiusa, do zbudowania Enigmy (rys.)

BRAMKA AND W 1924 roku Walther Bothe buduje pierwszą bramkę logiczną AND, co przyniesie mu Nagrodę Nobla w 1954. W 40 lat później bramka AND będzie jednym z kluczowych elementów CPU komputera czyli podstawowym elementem w działaniu procesora.

PIERWSZA MASZYNA IBM IBM 601 - maszyna matematyczna produkcji koncernu IBM z roku 1931. IBM 601 odczytywała dwie liczby ośmiocyfrowe z karty dziurkowanej i dziurkowała na tej samej karcie ich iloczyn. Wykonywała także dodawanie i odejmowanie. Jedyną jej wadą było brak możliwości wydrukowania wyników nad którymi pracowała. Jednak już w 1933 roku John Presper Eckert, połączył ją z tabulatorem i perforatorem .Za pomocą urządzenia pośredniczącego własnej konstrukcji (perforatora), stworzył pierwszą maszynę zdolną do automatycznego wykonywania złożonych obliczeń naukowych.

PIERWSZE PAMIĘCI Pierwszą pamięć bębnową (rys dół) skonstruował austriacki inżynier Gustaw Tauschek w 1932 r. Służyła do zapisu szybkich sygnałów analogowych, gdzie nie wystarczał rejestrator mechaniczny ani magnetofon. W 1951 roku pamięć bębnową po raz pierwszy zastosowano w komputerze. Pamięć rtęciowa: (rys góra) była to pamięć zbudowana z rurek wypełnionych rtęcią.Działanie pamięci rtęciowej : prędkość rozchodzenia się każdej fali akustycznej przez rtęć, wynosi ok. 1407 m/s i jest ponad 200 tysięcy razy mniejsza od prędkości rozchodzenia się fali elektromagnetycznej (i co za tym idzie prądu elektrycznego), która wynosi 300 000 km/s, co znakomicie nadawało się do budowy linii opóźniających. Prościej mówiąc uzyskane w ten sposób opóźnienie umożliwiało zapamiętanie tylu sekwencji bitów, ile rur było zastosowanych (każda rura posiadała 1024 bitów pamięci) Trudno jednak wyobrazić sobie ten rodzaj pamięci w komputerze 

MASZYNA TURINGA W 1936 r. Alan Turing tworzy abstrakcyjny model komputera służący do wykonywania algorytmów. Maszyna Turinga składa się z nieskończenie długiej taśmy podzielonej na pola. Taśma może być nieskończona jednostronnie lub obustronnie. Każde pole może znajdować się w jednym z N stanów. Maszyna zawsze jest ustawiona nad jednym z pól i znajduje się w jednym z M stanów. Zależnie od kombinacji stanu maszyny i pola maszyna zapisuje nową wartość w polu, zmienia stan i przesuwa się o jedno pole w prawo lub w lewo. Taka operacja nazywana jest rozkazem. Maszyna Turinga jest sterowana listą zawierającą dowolną ilość takich rozkazów. Liczby N i M mogą być dowolne, byle skończone. Czasem dopuszcza się też stan (M+1), który oznacza zakończenie pracy maszyny. Lista rozkazów dla maszyny Turinga może być traktowana jako jej program. Maszyna posiadająca zdolność wykonywania dowolnego programu jest nazywana uniwersalną maszyna Turinga. Praktyczną realizacją uniwersalnej Maszyny Turinga jest komputer.

COMPLEX NUMBER CALCULATOR W 1940 roku Bell Labs, Samuel Williams i George Stibitz konstruują pierwszy kalkulator wykonujący działania na liczbach zespolonych. Maszyna używała dość egzotycznego systemu liczenia - zmodyfikowanego w pewien sposób systemu binarnego - w wersji znanej jako "plus 3 BCD". W tej modyfikacji liczba 0 jest reprezentowana przez ciąg bitów 0011, 1 przez 0100 i tak dalej aż do 1100, co reprezentuje 9.

NAJWIĘKSZY KALKULATOR 1944 - pierwszy kalkulator elektromechaniczny ogólnego zastosowania Harvard Mark I (inna nazwa - IBM ASCC) Harvard Mark I miał blisko 16 m długości i 2,5 m wysokości, ważył ponad 5 ton. Zawierał z górą 800 km przewodów z trzema milionami połączeń. Maszyna początkowo liczyła dla wojska. Stosowano ją do budowy tablic artyleryjskich, rozwiązywania problemów z dziedziny zaopatrzenia i transportu, a także zagadnień związanych z konstrukcją broni jądrowej. Najbardziej znaną programistką tej maszyny była słynna Grace Hopper, znana m. in. z wprowadzenia do języka informatyków słowa bug (pluskwa, owad)

ENIAC – PIERWSZY KOMPUTER Electronic Numerical Integrator And Computer to pełna nazwa komputera, który nie miał pamięci operacyjnej. Programowany był przez przełączanie wtyków kablowych, później za pomocą kart perforowanych. Służył głównie do obliczeń związanych z balistyką, wytwarzaniem broni jądrowej, prognozowaniem pogody, projektowaniem tuneli aerodynamicznych, badaniem promieniowania kosmicznego. Oczywiście jako pierwszy komputer miał wielkie rozmiary. Składał się z czterdziestu dwóch pomalowanych na czarno szaf z blachy stalowej - każda miała 3 m wysokości, 60 cm szerokości i 30 cm głębokości - były nafaszerowane 18 800 lampami elektronowymi szesnastu rodzajów; zawierały ponadto 6000 komutatorów, 1500 przekaźników, 50 000 oporników- trudno pomyśleć co by się stało jakby chociaż jeden element się spalił – krócej by chyba zajęło zbudowanie nowego Eniaca niż naprawianie . Monstrum ważyło 30 ton i pobierało 140 kW mocy. Jego system wentylacyjny miał wbudowane dwa silniki Chryslera o łącznej mocy 24 KM; każda szafa była wyposażona w ręcznie regulowany nawilżacz powietrza, zaś termostat zatrzymywał wszelkie działania "potwora", jeśli temperatura wewnątrz którejkolwiek z jego części przekraczała 48°C. Dalej, w pomieszczeniu przeznaczonym dla maszyny były trzy dodatkowe - również nafaszerowane elektroniką - jeszcze większe od pozostałych szafy przesuwne na kółkach, dołączane w miarę potrzeb w odpowiednim miejscu do zestawu. Stanowiły uzupełnienie czytnika i dziurkarki kart perforowanych.

PROGRAMOWANIE ENIACA Programowanie - czyli zlecanie maszynie konkretnego zadania do wykonania - nie przychodziło łatwo. Operatorzy ENIACA mieli trzy stoły funkcyjne - ruchome pulpity sterownicze do wprowadzania liczb bądź instrukcji do kalkulatora. Na każdym stole można było zarejestrować 104 informacje na 14 pozycjach (liczba dwunastocyfrowa i jej znak lub 2 liczby sześciocyfrowe i 2 znaki). Pulpity obsługiwało się ręcznie !!!. Programatorzy musieli ręcznie nastawiać tarcze komutatorów,a konkretnie 3 tarcze mające razem 4368 komutatorów . Zmiana programu zajmowała bardzo dużo czasu z uwagi na konieczność przełączenia mnóstwa styków, komutatorów i połączeń. Błędy popełnione przy nastawianiu maszyny powodowały sporo opóźnień i zacięć. Dodajmy, że dodatkowych kłopotów przysparzała ówczesna elektronika: średni czas bezawaryjnej pracy maszyny wynosił około pół godziny.

ARCHITEKTURA VON NEUMANNA Jest to rodzaj architektury komputera, przedstawionej po raz pierwszy w 1945 roku przez von Neumanna (na zdjęciu) a wymyślonej przez Johna W. Mauchly'ego i Johna Prespera Eckerta, który miał 4 cechy: *posiadać skończoną i funkcjonalnie pełną listę rozkazów *mieć możliwość wprowadzenia programu do systemu komputerowego poprzez urządzenia zewnętrzne i jego przechowywanie w pamięci w sposób identyczny jak danych *dane i instrukcje w takim systemie powinny być jednakowo dostępne dla procesora informacja jest tam przetwarzana dzięki sekwencyjnemu odczytywaniu instrukcji z pamięci komputera i wykonywaniu tych instrukcji w procesorze

Electronic Delay Storage Automatic Computer EDSAC – (1949) pierwszy komputer z elektroniczną pamięcią skonstruowany przez zespół Maurice'a Wilkesa z University of Cambridge na którym wykonywano badania uniwersyteckie. Wykorzystywano w nim pamięć na rtęciowych liniach opóźniających (pamięć dynamiczną) i lampy próżniowe dla układów logicznych.

SMALL-SCALE EXPERIMENTAL MACHINE SSEM (inna nazwa Baby) to pierwszy komputer oparty na technice von Neumanna wspomnianej wcześniej. Po raz pierwszy w historii na tym komputerze uruchomiono program zapisany w jego pamięci (21 czerwca 1948r.) ów program stworzył Tom Kilburn ( jego rękopis widoczny na zdjęciu).

SSEM

NASTĘPNE GENERACJE KOMPUTERÓW W 1957 r. powstaje pierwszy komputer zbudowany w całości w technice fizyki ciała stałego - NCR 304. Również w tym roku powstaje pierwsza pamięć dyskowa z ruchomymi głowicami zapisu/odczytu. W 1958 powstaje XYZ - pierwszy polski komputer oddany do eksploatacji (widoczny na rys.) W 1959 r. powstaje pierwszy minikomputer- PDP-1. W 1963 r. wychodzi pierwszy komercyjnie dostępny monitor z ekranem do współpracy z komputerem przy komputerze PDP-1 W 1964 r. skonstruowano "myszkę" (Douglas Engelbart) .

PIERWSZY SUPERKOMPUTER Za pierwszy superkomputer uważa się CDC 600 stworzony przez Seymoura Craya (na zdjęciu po prawej) w 1963 roku. Komputer ten potrafił wykonywać 3 miliony operacji na sekundę. Po raz pierwszy zastosowano technikę chłodzenia podzespołów freonem oraz użycie (po raz pierwszy w komputerach) tranzystorów krzemowych, dzięki czemu wyprodukowano komputer o niespotykanej wtedy mocy obliczeniowej .

PIERWSZY MIKROPROCESOR I PIERWSZY SYSTEM W 1969 r. powstaje pierwsza wersja systemu operacyjnego Unix wyprodukowana w Bell Labs na komputery architektury PDP-7 i PDP-9 firmy DEC. W 1971 r. wychodzi pierwszy mikroprocesor dostępny komercyjnie Intel 4004 (taktowanie 108 kHz) (na zdjęciu)

KOMPUTERY PO 1975 ROKU W 1975 r. powstaje pierwszy komputer osobisty IBM - IBM 5100 W 1981 r. powstaje pierwszy przenośny komputer osobisty z ekranem, napędem dyskietek i torbą podróżną Osborne 1 (na zdjęciu) W 1982 r. na rynek wszedł Commodore 64 - najlepiej sprzedający się komputer na świecie (zdjęcie w lewym rogu) Przez następne 24 lata powstaje coraz to doskonalszych komputerów z coraz to lepszymi podzespołami. Prawdziwy rozkwit doby komputerów uważa się na lata 90 kiedy to na rynek zaczynają wchodzić komputery klasy PC.

WSPÓŁCZESNY KOMPUTER

MOJA OPINIA W pracy tej starałem się chronologicznie przedstawić historię współczesnego komputera. Wybierałem te informacje które wydawały mi się najważniejsze. Nie opisywałem wszystkich komputerów jakie skonstruowano- wybierałem te, które wnosiły coś nowego, wykorzystywały inną technikę. Projektując tą pracę z pewnością mogę stwierdzić że postęp technologiczny dopiero się zaczął i nie wlecze się tak jak to było kilkaset lat temu.

ŹRÓDŁA: http://pl.wikipedia.org/wiki/Historia_informatyki http://www.i-lo.tarnow.pl/edu/inf/hist/historia/pages/1000bc.htm http://www.i-lo.tarnow.pl/edu/inf/hist/historia/pages/1600ad.htm http://www.i-lo.tarnow.pl/edu/inf/hist/historia/pages/1625ad.htm http://www.i-lo.tarnow.pl/edu/inf/hist/historia/pages/1640ad.htm http://www.i-lo.tarnow.pl/edu/inf/hist/historia/pages/1971ad.htm http://www.i-lo.tarnow.pl/edu/inf/hist/historia/pages/1973ad.htm http://www.earlyofficemuseum.com/ http://www.computer50.org/mark1/new.baby.html http://inventors.about.com/library/weekly/aa060298.htm http://www.pldos.pl/bogus/hardware/procesory/intel/i4004/i4004.htm http://en.wikipedia.org/wiki/John_von_Neumann http://www.fortunecity.com/marina/reach/435/people.html