Information Technology | High school » A számítástechnika fejlődése kezdetektől napjainkig

A számítástechnika fejlődése kezdetektől napjainkig Információ és társadalom Számítástechnika fejlődése kezdetektől napjainkig Neumann elvek Számítógép generációk Ma a modern számítógépeknek milyen fajtái léteznek Számítástechnika fejlődése Golyós számológépek: - kalkulátor szó eredete ~ kavics (calculus) - abakusz - babiloni számológéptáblák ~ csillagászati, gazdasági számításokra - szorobán ~ a legutóbbi időkig (ma is) használatosak Mechanikus számológépek: - fogaskerekes számológép ~ az összeadást és a kivonást teljesen, a s zorzást és az osztást részben automatizálta, Wilhelm Schikard (1623) - összeadó kivonó mechanikus gép, Blaise Pascal, gépei még ma is működőképesek - négy alapműveletet végző mechanikus gép, Gottfried Wilhelm Leibniz (1671) Gazdasági és tudományos szükségletek - az automaták fejlődése - automata ~ önmuködo gép, amely bizonyos határok között önmagát irányítja,

emberi beavatkozás nélkül feladatot hajt végre. A működés feltételeit biztosítani kell Kempelen Farkas sakkautomatát készített - Falcon végtelenített lyukasztott kartonlapokkal gépeket, szövőszéket vezérelt (1728) - lyukkártyás vezérlésű szövőszék Joseph Marie Jacquard (1810), bináris sorok formájában tárolta a műveletvégzési utasításokat, amelyeket a gép automatikusan elvégzett és ez a szöveten egy minta kialakulását eredményezte, ez a gép forradalmasította a textilipart. Charles Babbage a számítógép atyja - mechanikus számítógép - angol matematikus, a hajók navigációs táblázatain dolgozott, hosszadalmas asztronómiai számításokat végzett - differenciagép ~ mechanikus számológép, teljesen nem készült el - analitikus gép ~ általános célú mechanikus számítógép (1833) ~ vezérlőmű ~ számolómű ~ szám- és programtároló ~ lyukkártyákon lévő utasítások, illetve program Jacquard ötletébol ~

kártyacsomag a műveleteknek, kártyacsomag az adatoknak ~ nyomtatási lehetőség ~ a mechanikai nehézségek miatt nem tudta megépíteni A fejlődés további lépcsőfokai Boole-algebra a formális logikai műveletek tudománya ~ George Boole (1848), a mai digitális számítógépek is a Boole-algebra alapján működnek Lyukkártyás adatfelfogó berendezés ~ Hermann Hollerith (1881), az 1890-es amerikai népszámlálás adatainak feldolgozása, minden polgár adatait egy-egy lyukkártya tartalmazta, statisztikák készítésére alkalmas volt Turing-gép ~ Alan Mathison Tuning (1936) programozható automata elmélete,Turing bebizonyította, hogy ez az automata, megfelelően programozva bármilyen számlálás elvégzésére alkalmas, univerzális Jelfogós elektromechanikus számítógépek ~ Konrad Zuse berlini mérnök (1938-41) gépei: Z1, Z2, Z3, programozható digitális gépek Relés elektromechanikus áramkörök alkalmazása az aritmetika és logika műveleteke

elvégzésére ~ külső lyukkártyás programvezérlés MARK I. H Akien (1944) Az első elektronikus számítógép- ENIAC (1946) ~elektroncsöves áramkörök és relék alkalmazása ~ ENIAC - Electronic Numerical Integrator ad Computer ~ Az USA Hadügyminisztériuma a pennsylvaniai Moore kutatóintézettel fejlesztette ki, decimális számokkal dolgozott ~ EDVAC (1944-52) - az első gép amely a Neumann-elv alapján készült Neumann-elv (1945. Június) - külön vezérlő- és végrehajtó egység, soros működés - minden adat binárisan kódolt - az adatok és a program ugyanabban a belső, címezhető memóriában van - univerzálisan programozható - felépítését tekintve: vezérlőegység, aritmetikai egység, memória, bemeneti- és kimeneti egységek, külső adattár, adathordozó - évtizedekig ezen elv alapján építették a digitális számítógépeket Számítógép generációk 0.generáció - Z1, Z2, Z3 ~ Konrad Zuse Németország, 1938-41, relés

programozható digitális számítógép - MARK I. ~ H Aiken 1944 - relés elektromechanikus, áramkörök alkalmazása - aritmetika és logikai műveletek elvégzésére, lyukszalag vagy lyukkártya az adathordozó, - kb. 300 művelet/másodperc I. generáció (1946 és az 1950-es évek) - ENIAC (1946) ~ az USA Hadügyminisztériuma 1943-ban a pennsylvaniai Moore kutatóintézettel közösen fejlesztette ki, 18 ezer elektroncső, lyukkártyás, decimális számokkal dolgozott, 5000 összeadás/s - EDVAC (1944-52) ~ az első gép, amely a Neumann-elv alapján készült - UNIVAC, IMB 701, URAL I - elektroncsöves áramkörök és relék alkalmazása - ferritgyűrűs operatív memória - több ezer összeadás/s - lassú perifériák, nagy hely- és teljesítményigény, gyakori hibák - lyukszalag, lyukkártya alkalmazása - programozás gépi kódban - megjelennek magas szintű nyelvek: Angol 1955, Fortran; 1957 II. generáció (1959-64) - félvezetős áramkörök ~ tranzisztorok

és diódák alkalmazása számítógépekben - kis méret, nagy megbízhatóság, sokkal kisebb energiaigény - nagy műveleti sebesség ~ kV. 100 000 összeadás/s - ferritgyűrűs memória - mágnesszalag, mágneslemez háttértárak - gyorsabb perifériák - operációs rendszerek megjelenítése - a magas szintű programnyelvek elterjedése (Angol, Fortran, Cobol) III. generáció (1964-75) - integrált áramkörök (IC) a gépekben - a méretek jelentősen csökkenek és azóta folyamatosan - 500 000 összeadás/s - közetlen hozzáférésű merevlemez háttértár - nagy kapacitású és gyors perifériák, nyomtatatók, rajzgépek, monitor - több felhasználót kiszolgáló operációs rendszerek ~ időosztásos üzemmód - a számítógépek széles körű alkalmazása - BASIC programnyelv megjelenése ~ Kemény János (1965) IV. generáció ( az 1970-es évek közepétől) - megjelenik a mikroprocesszor - beindul a miniatürizálás ~ LSI, VLSI nagy integrálású

félvezető áramkörök alkalmazása - 10 millió művelet/s - megjelennek a s zuperszámítógépek ~ bonyolult tudományos problémák megoldására és nagy adatbázisok kezelésére - megjelenik a mikroszámítógép ~ személyi számítógépek (Altair, Apple, Comodore, IMB, stb.) - a BASIC programnyelv elterjedése mikrogépeken - a számítógép beépül technikai redszerekbe ~ intelligens rendszerek számtalan beépített mikroszámítógépes eszközt, rendszert fejlesztenek ki - számítógép hálózatok erőteljes fejlődése V. generáció (1980-as évek közepétől) - évrol évre nő a processzorok integráltsága ~ egyre több tranzisztor egy árköri Si-lapkán ~ ma ez már 100 milliós nagyságrend - több a processzoros gépek száma ~ párhuzamos programozás jelentősége nő - tudásalapú intelligens rendszereket (szoftver), szakértői rendszereket fejlesztenek - sokféle magas szintű programozási nyelv, fejlesztői környezet használatos -

programgenerátorok ~ hatékony fejlesztés A fejlődés üteme - Moore-törvény A számítástecnika fejlődése az utóbbi évtizedben oly nagy mértékben felgyorsult, hogy egy 23 éves konfiguráció már elavultnak számít.18 havonta megkétszereződik a mikroprocesszorok teljesítménye változatlan ár mellett, a m erevlemezek és a m emóriák kapacitása is hasonló progresszivitással fejlődik, ez exponenciális fejlődést jelent kb. három évtizede Természetesen ez a m iniatürizálás és teljesítménynövekedés nem folytatható sokáig, a m ai technológiák már az 1000 nm alatt vannak. Legfeljebb 2 n agyságrenddel lehet még csökkenteni a méreteket, legalább10 évig még folytatható az exponenciális növekedés. Egyes eszközökre konkretizálva a processzorok terén jelentős teljesítménynövekedés figyelhető meg az új processzorok folyamatos megjelenésével (PentiumIV, MMX technológia stb.) A vezérlőkártyák buszrendszere is változik (32-64

bites ISA busz stb) A mai vezérlőkártyák nagy része már megfelel a Plug ad Play előírásoknak, így automatikus konfigurálásuk miatt nincs szükség hardveres beállításukra. A háttértárolók kapacitásának növekedése és méretének csökkenése mellett több újfajta optikai alapú háttértároló is megjelent. A monitoroknál és képernyő-vezérlőkártyáknál a felbontás- és színmélységnövekedés megfigyelhető ( az általános VGA felbontás 640x480-rl 1600x1200-ra nőtt) és mindemellett csökkent a monitorok káros sugárzása is. A nyomtatók felbontása és minősége jelentős mértékben javult az új tintasugaras és lézernyomtatók megjelenésével. A komplett PC-nek ma már természetes tartozékai a multimédiás és kommunikációs eszközök is. Folynak kutatások az optikai számítógépek kifejlesztésére is Ezekben nem elektromos hanem fényimpulzusok hordoznák az információt. Ma a s zámítógépek a m odern üzleti élet, a k

utatás és a m indennapos élet nélklözhetetlen szereplőivé váltak. Kérdések: - Mi a véleménye, miért nem sikerült Babbage-nek megépíteni a tervezett számítógépet? - Bizonyos szellemi tevékenységek gépesíthetők. Vajon minden szellemi tevékenység gépesíthető? - Van-e ma Neumann-elven működő számítógép? - Mi a véleménye,meddig tartható a fejlődés jelenlegi üteme?