A számítógép története. Bemutatja Kövessi Erzsébet Baptista Középiskola (digitális távoktatás).
A kifejezetten érdekes és lényegre törő bemutató felvázolja a történelmi háttér és a fejlődési lépések összefüggéseit, fontosabb részleteit, nem (csak) a dátumokat és a hozzá tartozó adatokat sorolja.
Dr. Kutor László előadása a „Fejezetek az információ-technológia kultúrtörténetéből” című tantárgyban. Óbudai Egyetem, Neumann János Informatikai kar
Az emberiség ősidők óta szeretett volna fizikai/szellemi munkára képes, lehetőleg önirányított gépeket, automatákat, de legalább egy számológépet építeni.
Az első ismert mechanikus számológép, az abakusz, kb. 5000 éves. Eszközöket egyébként kb. 300 000 éve használ az emberiség, míg a számfogalmat vélhetően körülbelül 30 000 éve ismeri. Az abakusz a bonyolultabb számításokhoz nem elegendő, mert túlságosan lassú.John Napier Murchiston (1550–1617) az úgynevezett Napier-csontok segítségével gépesítette a szorzás műveletét.
Edmund Gunter (1581–1626) – elődei ismereteit felhasználva – 1620-ban logaritmikus számolólécet szerkesztett (logarléc). E találmány időtállóságát mi sem bizonyítja jobban, mint az a tény, hogy 20 évvel ezelőtt, az 1980-as évek elejéig, még középiskolai tananyag volt a logarléc használatának elsajátítása.
Mechanikus számológépek
Rengeteg félig-meddig dokumentált történet, legenda kering ókori kínai, görög és későbbi arab tudósok és feltalálók által tervezett, esetleg épített gépekről, automatákról (Arkhimédesz, Eratoszthenész, Hérón, Mo Ti, Löw rabbi Góleme stb.). Nem mindig tudjuk eldönteni, mennyi igazság van ezekben. Annyi bizonyos, az emberiség ősidők óta szeretett volna fizikai/szellemi munkára képes, lehetőleg önirányított gépeket, automatákat, de legalább egy számológépet építeni, erről tanúskodik például Raymond Lullus 1275 körül írt és közzétett mechanikus gépének terve.
A 17. századtól több megvalósult próbálkozás is történt mechanikus számológép építésére. Az igazán hatékony mechanikus számológép építésének azonban komoly technikai korlátai vannak. Úgy tűnik, hogy a fizikának ez a tartománya túl „durva” ahhoz (az épített gépek lassúak, drágák, nagyok, nehézkesek), hogy a papíron végzett kézi számolásnál jóval hatékonyabban működő információfeldolgozó gép építését lehetővé tegye.
• 1623: Az első ismert mechanikus számológép megjelenése, megalkotója Wilhelm Schickard. Az átvitelt egy tízfogú és egy egyfogú fogaskerék segítségével valósítja meg. E gép mind a négy alapműveletet el tudta végezni.
• 1642: Blaise Pascal (1623–1662) egy mechanikus összeadó-kivonógépet szerkeszt, amelyben a főszerep szintén a fogaskerekeké volt. A tízes számrendszerre épül, 8 jegyű számokat tud maximálisan kezelni. Olyan nagy népszerűségnek örvendett a korban, hogy elkezdték sorozatban gyártani. E géptípusból mára körülbelül 50 maradt fenn.
• 1673: Gottfried Wilhelm Leibniz (1646–1716) tökéletesíti Pascal gépét, így mind a négy alapművelet elvégezhető a géppel. Az összeadás-kivonás szintén fogaskerekek hajtogatásán alapul, a szorzás egy váltótárcsa segítségével valósulhat meg. Leibniz először fogalmazza meg azt az elvet, hogy célszerűbb lenne a kettes számrendszerben dolgozni, de a számok hossza miatt ezt nem tudja megvalósítani.
• 1820 Charles Xavier Thomas de Colmar (1785–1870) francia matematikus a francia hadseregben való szolgálata közben megépítette az első kereskedelmi forgalomba került, és széles körben elterjedt mechanikus számológépet. Ez képes volt mind a négy alapművelet elvégzésére. A gép terjesztése jelentős üzleti sikert hozott a forgalmazóinak, és egészen az I. világháborús évekig használták. Colmar egy automata, programvezérelt gép (számítógép) építésének gondolatát is felvetette.
A programozás feltalálása
• 1786: Johann Müller német hadmérnök megfogalmazza, hogy szükség van a részeredmények tárolására. Ezen tárolót regiszternek nevezi el, és feladatának az adatok ideiglenes elhelyezését jelöli meg.
• Az adatok és részeredmények tárolása egyrészt alapfeltétele a programozhatóságnak, másrészt tényleges lépés afelé.
• 1820-ban Joseph Marie Jacquard olyan mechanikus szövőgépet épített, mely automatikusan, külső programozás révén szőtt mintákat: a gépet kartonból készült lyukkártya vezérelte, amely a mintákat tárolta. A gép széles körben elterjedt, alkalmazták is a szövőiparban, és létezése olyan tudósokat befolyásolt, mint Neumann János (tudjuk, hogy barátaival élénk eszmecseréket folytatott erről és hasonló gépekről).
Babbage programozható számológépei
Sok gépet tervezett Charles Babbage (1792–1871) is. 1812-ben rájött a gépek és matematika közötti összhangra. Ő fogalmazta meg először azokat a követelményeket, amelyeknek minden programozható számológépnek meg kell felelnie:
• ne kelljen mindig beállítani a számokat, meg lehessen adni egyszerre az összes számot és műveletet (ez például a lyukkártya segítségével oldható meg);
• legyen utasítás (a művelet a lyukkártyán);
• legyen külső programvezérlés (a lyukkártyákon tárolt utasítássorozat, a program);
• legyen bemeneti egység (ez a lyukkártyát olvasó berendezés);
• legyen olyan egység, amely a kiindulási és a keletkezett számokat tárolja (memória);
• legyen aritmetikai egység, amely számológépen belül a műveleteket végzi el;
• legyen kimeneti egység (a gép nyomtassa ki az eredményt).
Babbage elvben konstruált ilyen gépet, az „Analytical engine”-t (1834), amely 20 jegyű számokkal végzett műveleteket. Nem tudta azonban megépíteni, mert a kor technikája nem tette még lehetővé (például a súrlódást nem tudta lecsökkenteni). Csak száz év múlva építették meg valójában a Babbage által megálmodott gépet. Ada Lovelace asszony (1816–1851) ugyanakkor Babbage képzeletbeli gépéhez leírta azon módszereket, ahogyan programot lehet rá készíteni. Megjelennek nála az algoritmusok egyes lépései (GOTO, STOP). Ily módon tehát Ada az első ismert programozó. (Az Ada programozási nyelvet később róla nevezik el.)
Még 1822-ben Babbage épített egy másik, gőzzel hajtott gépet, amely differenciálni is tud, a függvények differenciálhányados-függvényét közelítő módszerekkel számolja. Ez volt a differenciálgép (Difference Engine).
A 19. század második felének fejlődése
IBM lyukkártyarendező gép („szorter”)
• 1847-54 George Boole áramkörelméletben is alkalmazható logikai algebrája a későbbi digitális működésű gépek tervezésének alapjait jelentette.
• 1887 Herman Hollerith (1860–1929) nagy tömegű adat statisztikai feldolgozására alkalmas gépet épít. A kifejlesztését az tette szükségszerűvé, hogy az USA-ban a népszámlálás (1890) feldolgozása hagyományos módszerekkel mintegy 3 évet (mások szerint 10 évet) vett (volna) igénybe, a végül szükségesnek bizonyult 6 hét helyett. A gép lyukkártyákat tudott rendezni és szétválogatni, amit mechanikusan tudott megoldani, tűk segítségével. A (papír) lyukkártyák egydolláros nagyságúak voltak. Hollerith 1924-ben alapított cégéből fejlődött ki a későbbi IBM.
Elektromechanikus számológép
Az első számológép feltalálásától több mint 300 évet kellett várni arra, hogy a mechanikus gépeket felváltsák az elektronikus eszközök. 1936-ban Konrad Zuse megalkotta az első programozható elektromechanikus számológépet, a Z1-et.
Az elektronikus számítógép története
1939–ben Vincent Atanasoff és asszisztense, Clifford Berry megterveztek egy csak elektronikus egységekből álló digitális alapú számológépet, az Atanasoff–Berry Computer-t (ABC). Ezt tekintjük egyben a világ első számítógépének.
Elektromechanikus számítógépek
Németországban Zuse szintén továbbfejlesztette korábbi programozható számológépét 1939-ben Z2, majd 1941-ben Z3 néven. Ez utóbbi tekinthető az első szabadon programozható, teljesen programvezérelt számítógépnek. 24 bites szavakkal dolgozott, memóriájában 16 adatot tudott tárolni. Felépítése hasonló a mai gépekhez: processzort (ALU), vezérlőegységet (CU), memóriát, bemeneti egységet (szalag) és kimeneti egységet tartalmaz. Az elektromechanikus szerkezet egy tonna súlyú volt, néhány ezer elektromágneses reléből állt, repülők és rakéták tervezéséhez használták. Egy összeadást átlag 0,7 mp, szorzást 3 mp alatt végzett el, a tízes számrendszerbeli számokat már lebegőpontos bináris ábrázolás útján kezelte.
Az 1940-es években megjelentek az olyan analóg számítógépek, amelyek már numerikus egyenletek megoldásait is ki tudták számítani. 1943-ban az angol titkosszolgálat Alan Turing matematikus vezetésével megépíttette a Colossust. Ez szintén relés alapon épül fel, és a II. világháborús német katonai rejtjelezőkód megfejtését segítette.
Az első teljesen automatikusan működő számítógépet az Amerikai Egyesült Államokban, a Harvard Egyetemen, 1939-1944-ig tartó munkában készítették el Howard Aiken vezetésével az Automatic Sequence Controlled Calculator-t (ASCC), más néven Mark I-et. A találmány elődeivel ellentétben már tízes számrendszerben számolt.
Első generációs számítógép
1943-1946 között készült el az ABC után a második teljesen elektronikus számítógép, az ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator) a Pennsylvania Egyetemen. Ez még nem Neumann-elvű gép volt, csak a számításhoz szükséges adatokat tárolta, a programot kapcsolótáblán kellett beállítani. Jellemzői: elektroncsővel működött, a programozása kizárólag gépi nyelven történt, sok energiát használt fel, gyakori volt a meghibásodás (átlagosan 15 percenként), a sebessége mindössze 1 000 – 5 000 művelet/másodperc volt. A gép súlya 30 tonna volt, és 18 ezer rádiócsövet tartalmazott. A rádiócsövek nagy hőt termeltnek. A programozáshoz 6000 kapcsolót kellett átállítani.
Az elektronikus számítógépek logikai tervezésében kiemelkedő érdemeket szerzett a magyar származású Neumann János. Alapvető gondolatait – a kettes számrendszer alkalmazása, memória, programtárolás, utasításrendszer – Neumann-elvekként emlegetjük. Neumann János irányította az EDVAC megépítését is 1944-ben, amelyet 1952-ben helyeztek üzembe. Ez volt az első olyan számítógép, amely a memóriában tárolja a programot is. Ennek a számítógépnek a terve és a továbbfejlesztett Neumann-elvek alapján készülnek a mai számítógépek is.
A számítógépek nagy része ekkor még hadi célokat szolgált. Az 1950-es évek elejéig a számítógépeket elsősorban a lőpályaelemzésben, a modern haditechnikai eszközök kutatásában használták.
A számítástechnika korszaka hivatalosan 1951. június 5-én kezdődött, amikor az első UNIVAC-ot (Universal Automatic Computer) leszállították az Egyesült Államok Népszámlálási Hivatala számára. Az UNIVAC már szöveges információt is tudott kezelni. Az UNIVAC volt az első, kereskedelmi forgalomban elérhető számítógép. Az Egyesült Államokban 1955-ben már 46 UNIVAC számítógépet helyeztek üzembe.
1951-ben Neumann az Institute for Advanced Study (IAS) kutatóintézetnél megépítette az IAS-komputert, amely a nagy amerikai tudományos intézetek digitális elektronikus számítógépeinek mintájául szolgált a következő években.
Második generációs számítógép
1958 – 1965: A második generációs számítógépek már tranzisztorokat tartalmaztak – ami lecsökkentette a méretüket –, valamint ferritgyűrűs tárakkal látták el őket. Ezeknél a gépeknél jelenik meg a megszakítás-rendszer, amelyekkel a hardveres jelzéseket a számítógépek kezelni tudják. Ekkor jelentek meg az operációs rendszerek, valamint a magas szintű programozási nyelvek pl.: FORTRAN. A népszerű gépek közé tartoztak, például az IBM7090, 7070 és 1410. Memóriaként mágnestárat használtak, a háttértár mágnesszalag, majd mágneslemez. Ezek a gépek 50 000-100 000 művelet/másodperc sebességet értek el.
Harmadik generációs számítógép
A harmadik generációs számítógépek abban tértek el legfőképpen az előzőektől, hogy már integrált áramköröket használnak, amiket 1965-ben találtak fel. Ezek képesek voltak arra, hogy egy időben több feladatot is használjanak, a multiprogramozásnak és a párhuzamos működtetésnek köszönhetően. Megjelent a grafikus monitor, és a programozási nyelv is közérthetőbbé vált (BASIC). Fejlődésnek indult az adatátvitel is.
Az 1960-as évektől kezdve párhuzamos események sorozata idézi elő a fejlődéssel járó változásokat egészen napjainkig. Ez a generáció az úgynevezett miniszámítógépek gyártásának tömegessé válásával indul.
1961-ben az IBM bemutatja a Stretch nevű számítógépet, ami egy tranzisztoros számítógép, 64 bites adatátvitellel, és multiprogramozott üzemmódban fut. 1962-ben Ken Iverson megalkotja az APL programnyelvet (A Programming Language). Ugyanebben az évben az IBM piacra dobja az 1311-es hordozható lemezt, és a Rand Corporationnnal létrehozza az első általános szimulációs nyelvet a SIMSCRIPT-tet, amiből később a GPSS fejlődik ki.
1963-ban a General Motors és a MIT Lincoln Laboratories kifejleszti a párbeszédes grafikus felületet (DAC-1, Sketchpad). Ezt használták CAD-es tervezésnél. A Sketchpad használta először a fényceruzát, amelyet Ivan Sutherland fejlesztett ki. Szintén 1963-ban a DEC már forgalmazza az első PDP-5-ös minikomputert.
1964 is termékeny év, az IBM bejelenti a 360-as rendszert, ami az első kompatibilis számítógépcsalád. Ennek részeként az IBM kifejleszti a PL/1 általános célú programozási nyelvet (az ezt megelőző nyelveket általában specifikusan egy-egy feladatcsoportra szánták). A Control Data Corporation (CDC) bemutatja a CDC 6000-est, amely 60-bites szavakat használ, és párhuzamos műveleteket végez, majd később árulni kezdi a 6600-ast, amit Seymour Cray tervezett, és ami az akkori évek leggyorsabb számítógépe volt. Ekkor Tom Kurtz és Kemény János (John Kemeny) megalkotja az első time-sharing programnyelvet, ez volt a BASIC. Eközben M. R. Davis és T. D. Ellis kifejlesztik a grafikus felületet (Graphic tablet) a Rand Corporation-nél.
A számítástechnika fejlődésének következtében a CDC megalapítja 1965-ben a Control Data Institute-ot, amely biztosítja a számítógépes képzéseket. Ekkortájt a Digital Equipment árulni kezdi a PDP-8-at, ami az első minikomputer. Az IBM szállítani kezdi az első 360-as rendszert, ami az első integrált alaplapú számítógép, vagy más néven harmadik generációs komputer.
1967-ben DEC bemutatja a PDP-10-es számítógépet. A rákövetkező évben az Univac bemutatja a 9400-as számítógépet.
1969-ben Edson deCastro bemutatja a Nova nevezetű 16 bites miniszámítógépet. De nem csak ezért érdekes ez az év, ekkor rendezik az első nemzetközi MI (mesterséges intelligencia) konferenciát valamint az IBM szétválasztja a hardvert és a szoftvert és bevezetik a minikomputer-vonalat, a System/3-at. Nicklaus Wirth megírja a PASCAL fordítóprogramot és telepíti a CDC 6400-asra. 1970-ben a DEC legyártja az első 16-bites minikomputert, a PDP-11/20-ast, a Data General legyártja SuperNova nevű számítógépét, végül az IBM legyártja az első 370-es rendszert, a negyedik generációs számítógépet.
1971 hozza a nagy fordulatot: John Blankenbaker megépíti az első személyi számítógépet a Kenbak I-t.
Negyedik generációs számítógépek
A 4. generáció kezdetének a világ első mikroprocesszorának megjelenését tekintjük.
• 1974: IBM CLIP4.
• 1975: Az Altair számítógépre az első magas szintű programozási nyelvet Bill Gates és Paul Allen fejlesztette ki, így megalapítják a Microsoft céget.
• 1976: Texas Intstruments 16 bites TMS 9000 mikroprocesszor.
• 1980: Sinclair Zx 80-as Z80 CPU, 1kb RAM, 4kb ROM.
• 1981: a Xerox Star rendszer, az első Wimp rendszer.
• 1981: Hewlett Packard szuperchip.
• 1982: Commodore 64.
• 1982: Intel 80286 mikroprocesszor.
• 1983: IBM PC/XT Intel 8088 CUP,10Mb merevlemezes tároló.
• 1984: IBM PC/AT Intel 286-os CPU.
• 1985: humos cég T414 transputer.
• 1986: Intel 80386.
• 1987: IBM PS/2 termékcsalád.
• 1988: CompaqDesk pro AT 368-as.
• 1989: Wafer-skálájú szilícium memória chip.
• 1990: Microsoft Windows 3.1.
• 1993: Personal Digital Assistant: kézírás-felismerő gép.
Ezt a generációt már átlagemberek is használták.
A processzor a számítógép és a számítógép alapú berendezések központi modulja, a gépi → A számítógépek negyedik generációját 1971-től 1991-ig számíthatjuk. Nincsenek alapvető változások a számítógépek szervezésében, csupán a korábbi megoldásokat tökéletesítik. Ezek már nagy integráltságú integrált áramköröket használnak. Erre a generációra jellemző, hogy a szoftvergyártás óriási méretűvé válik. A szoftverek árai elérik, egyes esetekben meg is haladhatják a hardverét.
1973-ra megjelent a merevlemez, a „winchester”, amit az IBM a 3340-es modelljében használt.
1974: Az Intel bemutatja a 8080-as, 8 bites mikroprocesszort, amelyet számos személyi számítógépben használnak.
1975-re a MITS bemutatja az Altair-t. A készlet 397 dollárba kerül, amelyben egy 256 bájtos komputer van. A kivitel és bevitel kapcsolókból és lámpákból áll. Altair-re az első Basic értelmezőt Ed Roberts és Bill Gates készítette.
1976-1981-ig számos cég rukkol elő fejlesztéseivel, például a NEC, a Zilog, az Apple, a DEC, a Datapoint, a CDC, a Next stb.
1981-ben a Commodore bemutatja a VIC-20-as házi számítógépet (home computer), amelyet több mint egymillió példányban adnak el. A személyi számítógép piacra betör az IBM. Szintén ekkor az Osborne Computer bemutatja az Osborne 1-et, ami az első hordozható számítógép.
Nemcsak a méret és a technikai megoldások fejlődtek, a sebesség is változott: 1987-re a Cray kutatói bemutatják a Cray 2S-t, amely 40%-kal gyorsabb a Cray 2-nél. Nagyon meghatározó év az 1987-es, mert ekkor a Texas Instruments bemutatja az első mikroprocesszor chip-et.
1988-ban a háromdimenziós grafikus alkalmazások céljaira létrehozták az Apollo nevű első grafikus szuperszámítógépet. A Next felavatja azt az újító jellegű munkaállomást, amely az első törölhető optikai lemezt használja elsődleges háttértárolónak.
1989-ben az Apple bemutatja a régóta várt hordozható Macintosh-t. A Poqet pedig az első zsebben hordozható MS-DOS operációs rendszerrel rendelkező számítógépet. A Grid létrehozza a laptop számítógépet, mely úgynevezett érintőpaddal rendelkezik, ami felismeri a kézírást. Ezt nevezik GridPad-nek. Az elemmel is működő notebook számítógépet, amelyben merev- és hajlékonylemez is van, Compaq LTE és LTE/286 néven forgalmazzák. Megérkezik az első EISA-adatbusszal rendelkező személyi számítógép.
1990 az az év, amikor az IBM piacra dobja a PS/1-et, amelyet otthoni és munkahelyi irodák számítógépjeként reklámoz. A Microsoft az IBM, Tandy, AT&T és más cégekkel együtt kidolgozza a szoftverek multimédiás alkalmazhatóságát.
1991: Bemutatkozik az első általános célú toll-vezérlésű számítógép, a Go Corp. elkészíti operációs rendszerét, a PenPoint-ot.
1992-ben az Intel egy új mikroprocesszort készít Pentium néven, mely az 586-os nevet váltja fel.
1993-ban a Pentium alapú rendszerek árusítása beindul és az Apple piacra dobja a Newton MessagePad-et, ami az első Newton számítógép, személyi asszisztensként működik. Végül a Compaq bemutatja a Presario-t. A PC-család célja az otthoni piac.
Ötödik generáció 1991-től napjainkig
Egyik jellemzőjük, hogy párhuzamos és asszociatív működésű mikroprocesszorokat alkalmaznak. A problémaorientált nyelveket próbálják tökéletesíteni, erre egy kezdeti kísérlet a PROLOG programozási nyelv. A számítógépeket úgy tervezik, hogy minél több áramköri elemet szűkítsenek bele egyre kisebb méretű mikrochipekbe, azonban ennek hamarosan elérjük a fizikai határait, ezért új gyártási módszerekre és működési elvekre van szükség.
Napjaikban már fejlesztik az optikai számítógépet, aminek lényege az, hogy nem elektromos, hanem sokkal gyorsabb fényimpulzusok hordozzák az információt.
Loading...
Reload document 
Open in new tab 
