História počítačových systémov

História počítačových systémov

1. ročník2006

spracovala: Ing. Taťana Šlížková

Obsah Generácie počítačov Doba „kamenná“ Nultá generácia počítačov Prvá generácia počítačov Druhá generácia počítačov Tretia generácia počítačov Štvrtá generácia počítačov Piata generácia počítačov Šiesta generácia počítačov Členenie PC (obrázky)

Generácie počítačov

Por. Stavebné prvky Obdobie

0. generácia elektromagnetické relé 30-te roky

1. generácia prvé elektrónkové počítače 40-te roky

2. generáciatranzistorové s magnetickou

pamäťou50-te roky

3. generácia integrované obvody 60-te roky

4. generácia vysoká hustota integrácie 8-bit 70-te roky

5. generáciamikroprocesor s ultra vysokou hustotou integrácie

80-te roky

6. generácia výkonnejší mikroprocesor 90-te roky

Z hľadiska použitých stavebných prvkov sa delia počítače na generácie:

Stavebné prvky počítačových systémov

V 50-60. rokoch sa pri stavbe počítačova používal tranzistor, na obrázku niekoľko druhov

Ozubené kolieska sú srdcom väčšiny mechanických počítačov ako napríklad kalkulačky Curta.

Srdce dnešných počítačov tvorí procesor (CPU, na obrázku).

Elektromagnetické rélé

Integrovaný obvod

Doba „kamenná“

Abakus (2000-1000 pr.n.l)

PaskalínBlais Pascal (1623-1662)

Diferenčný stroj Analytický stroj

Charles Babbage(1792-1871)

Kalkulátor Leibnitza

G. W. von Leibnitz  (1673) zdokonalil pascaline

Abakus (2000-1000 pr.n.l)

Vek najstaršej zachovanej mechanickej pomôcky Abakusu, ktorý slúžil na uľahčenie počítania, sa odhaduje na 5000 rokov.Bola to drevená alebo hlinená doštička, v ktorej boli vyryté jarčeky a v nich sa posúvali kamienky. Tie sa po latinsky volajú calculus (kalkulus) - odtiaľ meno pre kalkulačku. Abakus sa používal v Starom Grécku a Ríme a dodnes sa používa v Japonsku a v Číne.

Blais Pascal (1623-1662)

Paskalín

Prvý mechanický počítací stroj bol vynájdený až v 17. storočí.  Paskalín

Babbageho diferenčný stroj

V roku 1830 Charles Babbage, anglický matematik navrhol stroj podobný prvému modernému počítaču. 

Charles Babbage - analytický stroj

Analytický stroj na počítanie rôznych matematických funkcií (1834).

Obsah

Nultá generácia počítačov

Počítače pracovali na princípe elektromagnetického relé, ktoré využívalo 2 stavy (0/1) a teda pracovali v dvojkovej sústave.

Nemecký inžinier Konrád Zuse zostrojil elektromechanický počítací automat Z-1, neskôr Z-3, ktorý sa skladal z 2600 relé a rýchlosť 1 výpočtu trvala niekoľko sekúnd. Vstup bol realizovaný klávesnicou, výstup pomocou žiarovkového zobrazovača.

Počítač bol zničený pri bombardovaní Berlína.

Prvý elektromechanický číslicový počítač Z3 s dobre viditeľnými sústavami relé v pozadí

Howard AikenNa americkom kontinente profesor matematiky na Harwardskej univerzite a zakladateľ firmy IBM Howard Aiken uviedol v roku 1944 do prevádzky monštrum pod názvom MARK I. • vo vnútri 5,5t pracovalo 3500 relé• mal dĺžku 15m• sčítanie dvoch čísel trvalo 1/3s• násobenie 6s.

Stroj pracoval v 10-kovej sústave a pracoval na vývoji atómovej bomby. Neskôr zostrojil počítače MARK II a MARK III.

MARK I

Manchester Mark I

Harvard Mark IObsah

Prvá generácia počítačov 1944 - 1956

Vývoj prvého elektrónkového počítača si vynútila vojnová situácia, keď bolo potrebné urýchliť výpočty balistických dráh striel.

V roku 1946 bol uvedený ENIAC, postavený z 18000 elektróniek, chladených 2 leteckými motormi. 30t monštrum spotrebovalo na žhavenie 140kW, robil za 1s 5000 sčítaní, 300 násobení, pracoval v 10. sústave (10 elektróniek - každá predstavovala jednu cifru), pamäť sa nastavovala (programovala) 130 prepínačmi.

Jeho výkon dnes dokáže nahradiť integrovaný obvod(IO) na čípe veľkom ako necht malíčka.

ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator).

ENIAC

ENIAC

Slabiny naprogramovania ENIACu si uvedomoval "otec počítačov" John von Neumann (1903-1957). Formuloval zásady tvorby počítačov:

Počítač sa nemá prispôsobovať programu, musí byť univerzálny Program musí byť uložený v pamäti počítača. Program sa vykonáva sekvenčne.

Neumann stál pri zrode myšlienky sériovej výroby počítačov, ktorú zahájil v roku 1951 UNIVAC, ktorý bol plne programovateľný, pracoval v binárnej sústave a programovalo sa v strojovom jazyku.

Zásady tvorby počítačov

Prvý sériovo vyrábaný počítač UNIVAC

John von Neumann (1903 – 1957)

Bol jedným z najväčších matematikov 20. storočia. Vypracovaním princípov fungovania počítačov mal rozhodujúci vplyv na vývoj sveta. Je považovaný za otca jednej z najdôležitejších oblastí dnešných ekonomických vied a matematiky, a tým je teória hier.

Súčasť elektronického počítača ABC s ôsmymi elektrónkami hore

ABC sa nikdy nepreslávil, ale ovlyvnil vývoj počítačov.

Obsah

Druhá generácia počítačov 1956 -1964      

V roku 1948 bol objavený tranzistor, ktorý nahradil veľkú elektrónku, pričom zmena stavu tranzitora sa udeje za 1 nanosekundu.

Počítače tejto generácie pracovali s magnetickými pamäťami, vnútorná pamäť bola zložená z feritových jadier (1 jadro - 1 bit) a využívala tzv. deštruktívne čítanie.

Programy sa písali v nižších programovacích jazykoch, počítače úlohy spracovávali dávkovo, slúžili hlavne na hromadné spracovanie dát, ako aj vedecko - technické výpočty.

Funkčný model tranzistoru zostavený 1947 v laboratóriách AT&T Bell Labs

porovnánie veľkosti elektrónky vysokej 5 cm a tranzistorov

EDVAC - prvý počítač obsahujúci tranzistory (1951)

Počítač EDVAC navrhol sám Von Neumann.

Tento počítač už obsahoval niekoľko tranzistorov.

Prvý celotranzistorový počítač TRADIC (1955)

tranzistory

(TRAnsistorized DIgital Computer).

Obsah

Tretia generácia počítačov 1964 - 1980      

V roku 1964 vznikol plát kremíka, na ktorom bolo prepojených rádovo 100 aktívnych prvkov, ktorý bol nazvaný ako integrovaný obvod.Podľa počtu prvkov na doštičke rozoznávame tzv. hustotu integrácie:

• SSI - single scale integration - 100 aktívnych prvkov • MSI - midle scale integration - 1000 aktívnych prvkov • LSI - large scale integration - 10000 aktívnych prvkov

Za 1 s bol schopný počítač 3. generácie vykonať 10 000 – 100 000 inštrukcií. Počítač obsluhoval tím operátorov, bežný programátor sa k takému počítaču ani nedostal.

Integrovaný obvod

Integrovaný obvod Jacka Kilbyho z roku 1958 (vľavo)a púzdra rôzných integrovaných obvodov z neskorších rokov v porovnaní s velikosťou vlastného čipu v popredí (vpravo)

Integrovaný obvod

Integrovaný obvod (skratka IO, po anglicky Integrated Circuit - skratka IC) je zložitá elektronická súčiastka, ktorá v relatívne malom puzdre obsahuje viacero (pri mikroprocesoroch až niekoľko desiatok miliónov) prvkov (predovšetkým tranzistorov, diód, rezistorov a kondenzátorov

Obsah

Štvrtá generácia počítačov

1980 - 1990

V roku 1980 vysoká hustota integrácie (VLSI - very large scale integration) natoľko zmenšila rozmery počítača, že mohol byť umiestnený na stôl, prvý počítač bol "ušitý" na jednoužívateľský jednoúlohový operačný systém DOS a mal označenie 8088. Na 1 cm2 bolo umiestnených až 100 000 prvkov. Začala éra 8-bitových počítačov.

Mikroprocesor s označením 80286 však pracoval užso 16-bitovým slovom, 80486 s 32-bitovým slovom.

12. augusta 1981 bol oficiálne predstavený prvý počítač IBM 5150.

25.

Obsah

Piata generácia počítačov Mikroprocesor s ultra vysokou hustotou integrácie (ULSI - ultra large scale integration - 5 miliónov akt. prvkov) napr. od firmy Intel je skôr známy pod názvom "pentium".

Pracuje už s 64 - bitovým slovom, oproti zásadám von Neumanna vykonáva inštrukcie paralelne vďaka "pipeliningu" a je schopný vykonať za 1 sekundu v závislosti od taktovacej frekvencie až 10 miliónov inštrukcií.

Šiesta generácia počítačov

Napriek neustálemu zmenšovaniu rozmerov, zvyšovaniu počtu akt. prvkov a zvyšovaniu taktovacej frekvencie, existuje isté obmädzenie - rýchlosť svetla!

(Svetlo prejde vo vákuu za 10-10 sekundy len 3 cm.) Preto zvyšovať výkonnosť je možné len paralelnými systémami - viacerými mikroprocesormi, ktoré si vedia úlohy "podeliť medzi seba". Ale to už nie je história, ale súčasnosť!

Obsah

Členenie PC

Historické členenieSuperpočítače Sálové počítače (mainframe) Minipočítače Mikropočítače

Súčasné členenieSuperpočítače Sálové počítače (datové skladiská) Servery (súborové, databázové, sieťové - FTP, WWW atď.) Pracovné stanice Osobné počítače (desktop, notebook) Vreckové počítače (palmtop)

Superpočítače

Superpočítač Blue Gene/L, najvýkonnejší superpočítač sveta, postavila pre Lawrence Livermore National Laboratory spoločnosť IBM

Pohľad na farebne odlíšené skrine japonského superpočítača Earth-Simulator spoločnosti NEC, ktorý sa umiestnil v aktuálnom rebríčku top500 na 7. priečke, ako prvý neamerický zástupca

Superpočítač NEC Earth-Simulator

Superpočítač NEC Earth-Simulator

niekoľko zo 640 výpočtových jednotiek superpočítača (vľavo) a časť superpočítača typu cluster (vpravo)

Sálové počítače

Prvý 64-bitový počítač IBM 7030

Sálový počítač JSEP (EC 1033)

Minipočítač

PDP 8

Sálový počítač IBM 360

Servery

Pracovné stanica

Stolový počítač EMG

Osobné počítače

Osobný počítač – základná zostava

Rôzne typy skriniek

Server Server Rack

mini tower midi tower micro tower

Notebook

Palmtop

1 x Server (výkonná pracovná stanica)4 x Pracovná stanica1 x Modem (pripojený k serveru)1 x Tlačiareň (pripojená k serveru)1 x HUB (sieťový komponent)

    Všetky počítače prepojené v sieti LAN majú možnosť tlačiť na sieťovej tlačiarni, pristupovať na internet, odosielať faxové správyz každej lokálnej stanice, používať obsah disku pripojených počítačov v sieti s obmedzením podľa prístupových práv...

Ukážka prepojenia PC

do sietí LAN

Ďakujem za pozornosť