Předchůdci počítače

  • 0. generace
  • 1. generace
  • 2. cenerace
  • 3. generace
  • 4. generace

Předchůdci počítače

Autorem jednoho z nejznámějších počítacích mechanických strojů zvaného “paskalina” byl významný francouzský fyzik Blais Pascal (1623 – 1662), který stroj postavil pro svého otce, jenž pracoval jako daňový úředník. Pascalina uměla jen sčítat a odčítat.

V roce 1671 vytvořil německý matematik a fyzik Gottfried Wilhem Leibnitz (1646 – 1716) počítač, který zvládal čtyři základní početní úkony. Leibnitz pochopil, že desítková soustava pro tyto stroje není nejvhodnější a sestavil dvojkovou neboli  binární soustavu.

Za tvůrce prvního počítače je všeobecně pokládán anglický matematik Charles Babbage, profesor matematiky v Oxfordu. V roce 1822 sestrojil diferenciální stroj pro výpočet hodnot kvadratických polynomů; později návrh rozšířil až na výpočet polynomů 10. stupně, ale pro technické problémy nebyl diferenciální stroj nikdy dokončen. V roce 1834 Babbage navrhl programově řízený mechanický číslicový počítač, který nazval „analytický stroj“. Jeho koncepce již v podstatě odpovídala běžným počítačům – měl aritmetickou jednotku, paměť, vstupní jednotku a tiskárnu. Program však nebyl uložen v paměti, ale čten zvláštním snímačem. Přestože nebyl nikdy plně realizován, předběhl tehdejší dobu nejméně o 100 let a je považován za první univerzální počítač. Jako nosič programu použil děrné štítky.

Nejbližším matematikovým spolupracovníkem přitom byla kupodivu žena, v té době věc naprosto nevídaná a málem nepředstavitelná. Byla jí dcera anglického básníka lorda Gordona Byrona Augusta Ada, kněžna z Lovelace. Pomáhala Babbageovi s kontrolou a přepracováním plánů analytického stroje a správou finančních prostředků poskytnutých britskou vládou. Plnila také poslání jakéhosi tiskového mluvčího a snažila se veřejnosti přiblížit možnosti a význam Babbageova stroje. Díky svým mimořádným znalostem konstrukce a funkcí stroje pro něj také mohla sestavit seznamy instrukcí, čímž se de facto stala první ženou – programátorkou. Na počest táto výjimečné ženy pojmenovalo americké Ministerstvo obrany nový programovací jazyk ADA.

  1. ledna 1889 dostal Hermann Hollerith pracující v registračním úřadu Spojených států patent na soupravu děrnoštítkových strojů, které značně zjednodušily zzpracování výsledů při sčítání lidu. Zpracování výsledků předchozího sčítání lidu, které proběhlo v roce 1880, zabralo totiž sedm let a vznikly vážné obavy, že kvůli přírůstku obyvatelstva bude ta táž operace po novém sčítání lidu trvat celé desetiletí.

O využití děrnoštítkových strojů projevily značný zájem banky, pojišťovny a velké firmy, a proto Hollerith založil v roce 1896 společnost Tabulating Machine Company. V roce 1924 tato firma a několik dalších podobných se spojila v mamutí koncern International Bussines Machine (IBM).

Již v roce 1805 použil děrné štítky francouzský tkadlec hedvábí Joseph-Marie Jacquard. Řídil jimi chod tkacího stavu. Hollerith rozšířil pole působnosti děrného štítku i do oblasti paměti, jejíž záznam je možno číst pomocí stroje.

Nultá generace počítačů

V roce 1938 sestrojil německý inženýr Konrád Zuse první elektromechanický počítací automat nazvaný Z-1 pracující ve dvojkové soustavě. Stroj však byl dosti pomalý a nespolehlivý. Teprve roku 1941 společně s Helmutem Schreyerem sestrojil elektronický počítač Z-3, který obsahoval 2 600 elektromagnetických relé. Bohužel nadějný vynález byl během náletu na Berlín zničen zásahem bomby. Po válce Zuse sestrojil poměrně spolehlivý Z-4 pro univerzitu v Zürichu a Z-5 pro Leitzovy optické závody.

 

7.srpna 1944 na Harwardské univerzitě uvedl Howard Aiken do provozu počítač ASCC (Automatic Sequence Controlled Calculator), znám pod vojenským názvem MARK I. Toto zařízení mělo hmotnost pět tun a skládalo se z 3 500 elektromagnetických relé, mnoha set kilometrů drátových spojů a několika tisíc dekadických koleček poháněných elektromotorem. Sečtení dvou čísel trvalo asi třetinu sekundy, násobení asi dvacetkrát déle. Na tomto stroji byla během stovky hodin vypočtena konfigurace uranové nálože první atomové pumy, která byla odpálena 16.června 1945 v poušti Alamogordo. Po válce sestrojil Aieken ještě Mark II, pracující již s dvojkovou soustavou a Mark III, řízen programem, který byl odbavován z otáčejícího se magnetického bubnu.

Během 2.  světové války byly vyvíjeny počítače hlavně pro sesetrojení atomové bomvy a luštění nepřátelských šifer.

První generace počítačů

Počítače nulné generace byly elektromechanické. Funkci spínačů tvorila elektromagnetická relé. O objevu elektronky byla velká část těchto relé nahrazena elektronkami.

16.února 1946 se odbyla premiéra pro novináře a odborníky počítače ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer). Toto třicetitunové monstrum, které zabralo téměř celou bývalou univerzitní tělocvičnu se skládalo mimo jiné z 18.000 elektronek, 1.500 relé, 70.000 odporů a dvou leteckých motorů, které celé zařízení svými vrtulemi chladily. Na rozdíl od svých předchůdců neměl ENIAC žádné pohyblivé části.

Velmi nepružně vytvořené schéma ENIACu přetvořil původem maďarský matematik John von Neumann (1903 – 1957). Jeho mnohem univerzálnější počítač byl nazván EDVAC a byl dokončen v Bellových laboratořích roku 1951. Od speciálních jednoúčelových počítačů (BINAC – pro letecké společnosti) se postupně přecházelo k výrobě počítačů univerzálním (UNIVAC, IBM 650).

ENIAK

EDVAC

Charakteristika:

  • 1945 až 1956
  • základem je elektronka
  • příkon 100 až 10 kW
  • operační rychlost 100 až 10.000 operací za sekundu
  • vnitřní paměť 1-2 KB
  • magnetické bubny, děrné štítky a děrné pásky

Druhá generace počítačů

V prosinci 1947 předvedli v Bellových laboratořích John Bardeen, Walter H. Brattain a William B. Shockley první polovodičový tranzistor, který se stal základem počítačů druhé generace.

První tranzistor vyrobený v Bellových laboratořích

 

Charakteristika:

  • 1957 až 1963
  • základem jsou polovodičové součástky (tranzistor)
  • příkon 1 až 2 kW
  • operační rychlost vzrostla na 10.000 až 250.000 operací za sekundu
  • vnitřní paměť 16 až 32 KB
  • feritové paměti, magnetické disky a pásky
  • vedle assemblerů se začaly prosazovat i nezávislé problémově orientované jazyky (Fortran, COBOL, ALGOL)
  • roztříštěnost koncepcí nedovolovala spojování počítačů a periferií různých značek (od různých výrobců)

Poznámka

Tranzistor byl zkonstruován v Bellových telefonních laboratořích v USA týmem ve složení William Shockley, John Bardeen a Walter Brattain, který se zabýval vlastnostmi polovodičů. 16. prosince 1947 se jim podařiol sestavit polovodičový prvek, který byl nazván transfer resistor. Fyzikální základy vynálezu však byly objasněny až později. Za tento objev jim byla roku 1956 udělena Nobelova cena za fyziku.

Třetí generace počítačů a současnost

Další velký přelom znamenal v roce 1961 první integrovaný obvod (IO), který tehdy sdružoval čtyři tranzistory na jediném čipu. Integrované obvody se staly základním prvkem počítačů třetí generace.

 

Charakteristika:

  • 1964 až 1981
  • operační rychlost až 1.000.000 operací za sekundu
  • vnitřní paměť 0,5 až 2 MB
  • zvýšení kompatibility
  • větší vnější paměti (magnetické štítky, rotující magnetické disky)
  • vyšší programovací jazyky (LISP, Pascal…)
  • modulární sestavování počítače
  • terminálové sítě umožňující větší počet terminálů připojených k centrálnímu počítači

Mikroprocesor

Intel začal vyvíjet první mikroprocesor v roce 1969 v rámci práce na sadě čipů pro rodinu programovatelných kalkulaček. 15. listopadu 1971 uvedl Intel na celosvětový trh procesor 4004. Prodával se za 200 dolarů kus.

Klíčem k úspěchu myšlenky mikroprocesoru bylo to, že se jednalo o softwarově programovatelné zařízení. Před vynálezem programovatelného mikroprocesoru byly čipy navrhovány pro provádění pevně daných funkcí, které byly hardwarově zakomponované v integrovaném obvodu

Historie mikroprocesorů Intel pro stolní počítače
1971: Mikroprocesor 4004
4004 byl první mikroprocesor společnosti Intel. Tento revoluční objev pracoval v jádru kalkulaček Busicom a vydláždil cestu zabudování inteligence do osobních počítačů a poté i jiných zařízení.
Počet tranzistorů: 2 300, rychlost: 108 kHz

1974: Mikroprocesor 8080
Procesor 8080 se stal mozkem prvního osobního počítače Altair, který byl údajně pojmenován podle cíle vesmírné lodi Enterprise z televizního seriálu Star Trek. Počítačoví nadšenci si mohli sestaviit počítač Altair za 395 dolarů. Během několika měsíců se ho prodaly desítky tisíc a vznikly také první nevyřízené objednávky na PC v historii.
Počet tranzistorů: 6 000, rychlost: 2 MHz

1978: Mikroprocesor 8086-8088
Díky pilotní objednávce pro novou divizi osobních počítačů společnosti IBM se z procesoru 8088 stal mozek nového hitu, počítače IBM PC. Úspěch procesoru 8088 vynesl Intel mezi společnosti žebříčku Fortune 500 a časopis Fortune označil společnost za jeden z podnikatelských triumfů sedmdesátých let.
Počet tranzistorů: 29 000, rychlost: 5 MHz, 8 MHz, 10 MHz

1982: Mikroprocesor 286
Procesor 286, označovaný také 80286, byl prvním procesorem společnosti Intel, na němž mohl běžet veškerý software napsaný pro jeho předchůdce. Kompatibilita softwaru zůstává poznávací značkou všech mikroprocesorů Intel. Během šesti let od uvedení se po celém světě prodalo zhruba 15 miliónů počítačů s procesorem 286.
Počet tranzistorů: 134 000, rychlost: 6 MHz, 8 MHz, 10 MHz, 12,5 MHz

1985: Mikroprocesor Intel 386™
Mikroprocesor Intel 386™ obsahoval 275 000 tranzistorů — více než stokrát tolik, co původní 4004. Byl to 32bitový čip s podporou multitaskingu, takže na něm mohlo běžet několik programů najednou.
Počet tranzistorů: 275 000, rychlost: 16 MHz, 20 MHz, 25 MHz, 33 MHz

1989: Mikroprocesor Intel 486 DX
Generace procesorů 486™ umožnila plynule přejít z počítače používajícího příkazovou řádku na počítač s grafickým rozhraním. „Poprvé jsem mohl mít barevný počítač a pracovat s DTP aplikacemi v rozumné rychlosti,“ vzpomíná historik technologie David K. Allison ze Smithsonianova národního muzea americkýchdějin. Procesor Intel 486™ byl jako první vybaven zabudovaným matematickým koprocesorem, který urychluje práci, neboť přebírá komplexní matematické funkce od centrálního procesoru.
Počet tranzistorů: 1,2 miliónu, rychlost: 25 MHz, 33 MHz, 50 MHz

1993: Procesor Pentium®
Procesor Pentium® umožnil počítačům snáz pracovat s daty ze „skutečného světa“ jako je řeč, zvuk, ručně psané písmo a fotografické snímky. Název Pentium® se brzy po uvedení stal běžně užívaným pojmem, se kterým se setkáte všude, od komiksů až po televizní talk show.
Počet tranzistorů: 3,1 miliónu, rychlost: 60 MHz, 66 MHz

1997: Procesor Pentium® II
Procesor Pentium® II se 7,5 milióny tranzistorů obsahuje technologii Intel MMX™, která byla vyvinuta zvláště pro účinné zpracování videa, zvuku a grafických dat. Byl uveden v inovativní kazetě Single Edge Contact (S.E.C), jež také obsahovala vysokorychlostní vyrovnávací paměť. Tento čip umožnil uživatelům počítačů pořizovat, upravovat a sdílet digitální fotografie s přáteli a příbuznými prostřednictvím internetu, přidávat do domácího videa titulky, hudbu nebo přechody mezi scénami a ve spojení s videotelefonem dokázal také posílat video po standardních telefonních linkách a po internetu.
Počet tranzistorů: 7,5 miliónu, rychlost: 200 MHz, 233 MHz, 266 MHz, 300 MHz

1999: Procesor Celeron™
V souladu se strategií vývoje procesorů pro jednotlivé tržní segmenty byl procesor Intel Celeron™ navržen pro dostupné počítače do domácnosti. Poskytuje zákazníkům skvělý výkon ve výjimečné hodnotě a nabízí vynikající výkon pro hry a vzdělávací software.
Počet tranzistorů: První generace měla 7,5 miliónů, druhá generace 19 miliónů a dnešní Celeron s taktovací rychlostí 1,1 GHz má 27 miliónů tranzistorů. Verze s taktovací rychlostí 1,2 GHz má dokonce 44 milióny tranzistorů.
Rychlost: první generace měla 266 MHz. Dnes se rychlosti pohybují od 500 MHz do 1,20 GHz.

1999: Procesor Pentium® III
Procesor Pentium® III obsahuje 70 nových instrukcí — rozšíření Internet Streaming SIMD — které dramaticky zvyšují výkon pokročilých grafických a 3D aplikací, aplikací pro plynulý přenos zvuku a videa, programů umožňujících rozpoznávání hlasu. Byl navržen tak, aby podstatně zkvalitnil používání internetu. Uživatelům umožňuje například procházet online muzea a obchody a stahovat vysoce kvalitní video. Tento procesor byl uveden s využitím 0,25mikronové technologie.
Počet tranzistorů: 9,5 miliónu, rychlost: 650 MHz až 1,2 GHz

2000: Procesor Pentium® 4
Uživatelé počítačů s procesorem Pentium® 4 mohou vytvářet filmy v profesionální kvalitě, přenášet po internetu video v televizní kvalitě, v reálném čase komunikovat pomocí videa a hlasu, v reálném čase renderovat 3D grafiku, rychle kódovat hudbu pro přehrávače MP3 a během připojení k internetu simultánně používat několik multimediálních aplikací. Tento procesor byl uveden s 42 milióny tranzistorů a s obvodovými spoji o tloušťce 0,18 mikronů. První mikroprocesor Intel 4004 pracoval rychlostí 108 kilohertzů (108 000 hertzů), zatímco první uvedená verze procesoru Pentium® 4 pracovala rychlostí 1,5 gigahertzů (1,5 miliard hertzů). Kdyby se za stejnou dobu stejně zvýšila rychlost automobilů, dojeli byste dnes ze San Francisca do New Yorku zhruba za 13 sekund.
Počet tranzistorů: 42 miliónů
Rychlost: 1,30, 1,40, 1,50, 1,70, 1,80 a průlomová rychlost 2 GHz oznámená 27. srpna 2001.

 

Čtvrtá generace počítačů

  1. srpna 1981 spatřil světlo světa první IBM PC (Personal Computer – osobní počítač). Základ nového standardu výpočetní techniky byl na světě. Parametry tohoto PC jsou z dnešního pohledu legrační – procesor Intel 8088 na frekvenci 4,77 Mhz, 16 kB RAM (bylo ji možné rozšířit až na 256 kB) a disketová nebo kazetová mechanika jen u dražších modelů (žádný pevný disk). Na monochromatickém monitoru šly zobrazit pouze alfanumerické znaky. Pro operační systém IBM oslovila velké firmy, ale těm se do toho nechtělo, tak oslovila společnost tvořenou dvěma lidmi – neznámou společnost Microsoft. Ta se po dodala operační systém DOS 1.0

Dva roky po nástupu prvního písíčka se objevuje standard PC XT (eXtendet Technology – rozšířená technologie). První PC, které vešlo v širší povědomost i u nás. Počítač měl již 10 MB pevný disk, což výrazně zjednodušilo jeho obsluhu (nebylo nutné měnit diskety s různými programy), hnal jej procesor Intel 286 a adaptér CGA uměl zobrazit 16 barev.

V roce 1984 vzniká nová norma nazvaná AT (Advanced Technology – pokročilá technologie). O rok později dobývají svět procesory Intel 386 podporující multitasking (souběžné zpracovávání více úloh), první verze Windows. V jejich případě se ale nejednalo o nějakou revoluci – grafické nadstavby operačních systémů již v té době existovaly pro jiné typy počítačů a grafické adaptéry VGA, které se v podstatě vyvíjejí dodnes.

S prvním rokem devadesátých let výrobní linky opouští procesor Intel 486 a spolu s ním i Windows 3.0, která se díky čtyřiosmšestce začala výrazně prosazovat. O tři roky později vzniká první procesor s vlastním jménem – Pentium.