A számítástechnika fejlődése

A számítástechnika fejlődése
Az ember már kezdetektől fogva használt segédeszközöket a számoláshoz. Az ősi eszközök elég korán megjelentek. Az állatok megszámlálására kitűnően megfelelt, hogy minden, a pásztor előtt elhaladó állat láttán egy kavicsot tettek egy edénybe. Eddig még csak megszámlálásról van szó. A kereskedelem megjelenésével már a számításokhoz használható segédeszközök is feltűntek.

A lyukkártyák alkalmazásának jeles úttörője Hermann Hollerith, német származású amerikai statisztikus volt, aki berendezésével jelentősen felgyorsította az 1890-es népszámlálás adatainak feldolgozását. A sikerek láttán Hollerith egy céget alapított, ebből 1924-ben megalakult a ma is jól ismert IBM. ( Babbage ugyan nem tudta elkészíteni gépét, de készült egy, a terveihez közel álló, működő mechanikus gép, Mark I. néven. )

Lassan bevonult az elektromosság is a számítógépek történetébe. A Konrad Zuse német mérnök által megalkotott gépek közül a Z1(1938) még mechanikus volt,a Z2 már jelfogókat is alkalmazott. A Z3 (1941) pedig programvezérlésű, kettes számrendszerben dolgozó elektromechanikus gép volt.

A reléket elektroncsövekre cserélték, ennek a fejlesztésnek lett egyik eredménye az 1943-ban Angliában készült elektronikus működésű Colossus nevű gép. Az eszközről sokáig nem lehetett hallani, mert katonai célokra, kódfejtésre használták.
Az ötödik generációs számítógép létrehozására irányuló kutatás egy másik trend. Ezek a gépek már komplex problémákat tudnának alkotó módon megoldani. Ennek a fejlesztésnek a végső célja az igazi mesterséges intelligencia létrehozása lenne. Az egyik aktívan kutatott terület a párhuzamos feldolgozás, azaz amikor sok áramkör egyidejűleg különböző feladatokat old meg. A párhuzamos feldolgozás alkalmas lehet akár az emberi gondolkodás utánzására is. Robottechnika fejlőése órási méreteket ölt.
A következő lépés a mechanikus számológépek megjelenése volt. A kereskedelem mellett a hajózási és csillagászati táblázatok elkészítése is számításigényes volt. Eleinte emberek végezték a lépésekre bontott számításokat, mégpedig úgy, hogy egy-egy ember mindig azonos műveleteket végzett. Később az ipar igényeinek kielégítésére automaták készültek.
A képen egy abakusz (abacus) látható, melynek őse már időszámításunk előtt 2000 körül használatban volt.
Charles Babbage angol matematikus 1822-ben alkotta meg mechanikus számológépét, a Difference Engine-t. Következőnek egy lyukkártyavezérlésű gépet tervezett, de a túlzott precizitás iránti igények miatt mégsem készült el az Analytical Engine nevű gép. Jegyzeteiben leírta, hogyan lehet géppel Bernoulli-számokat számítani. Ezt tekinthetjük a világ első számítógépes programjának.

Wilhelm Schickard tübingeni csillagász 1623-ban tervezte meg fogaskerekes számológépét (1.), amivel automatizálni tudta az összeadást és a kivonást, illetve részben a szorzást és az osztást.
Említést érdemel Blaise Pascal 1640-es években készült fogaskerekes összeadó és kivonó mechanikus gépe(2.). A gépet adószedőként dolgozó apja számára tervezte.

1.
2.
Difference Engine
Analytical Engine
A kor másik széleskörűen ismert elektronikus működésű számítógépét is katonai célokra, lőtáblázatok készítésére építették. Az USA-ban megalkotott ENIAC 1945-ben készült el J.P. Eckert, H.G. Goldstine, J.W. Maluchly vezetésével. Az ENIAC lényegében Pascal mechanikus arithmométerének volt a modernebb változata. Érdekesség, hogy a gép 30 tonnát nyomott és 18000 elektroncsövet tartalmazott.

Programozási felület

A kor másik híres gépe az 1949-ben elkészült első belső programvezérlésű EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer) volt. A gép Neumann János elvei alapján készült. Neumann, az ENIAC tapasztalatai alapján, 1946-ban foglalta össze és publikálta elméletét. A gép már memóriában tárolta a programot és az adatokat, s így már nem jelentett korlátozást a lyukkártyaolvasás sebessége.

Az 1951-ben elkészült UNIVAC (UNIversal Automatic Calculator) volt az első kereskedelemben is kapható számítógép. A berendezést Eckert és Mauchly tervezte. Az első gépet az USA népszámlálásánál használták, de került belőlük a nagyvállalatokhoz is. A gép 5000 elektroncsövet, 18000 diódát tartalmazott és közel 20 tonna súlyú volt. Az elektronikus gépektől kezdve sorolják generációkba a számítógépeket.
Egyesek az ENIAC-ot, mások az EDVAC-ot tekintik az első generáció kezdetének.

Ötödik generáció
1990-től
Harmadik generáció
(1965 - 1972)
Negyedik generáció
(1972 - 1990)
Az ötödik generációs számítógépek fejlesztése napjainkban is folyamatban van, ezek egyes feladatokat úgy látnak el, mintha ember végezné azokat.

Jellemzőük a Neumann - elvtő eltérő, párhuzamos vagy asszociatív műödésű mikroprocesszorok alkalmazása.
Az eljárásorientált programozási nyelvek helyett a problémaorientált nyelvek megjelenése várható. Erre egy kezdeti kísérlet a PROLOG programozási nyelv.

Az egyik jelenlévő trend a számítógépek fejlesztésében a mikrominiatürizálás, az az igyekezet, hogy mind több áramköri elemet sűítsenek mind kisebb és kisebb méretű chipekbe.

Másik meglévő trend a számítógépes hálózatok fejlőése. Ezekben a hálózatokban már mű is felhasználnak a számítógépek világhálózatának műödtetésére.
Folynak kutatások az optikai számítógépek kifejlesztésére is. Ezekben nem elektromos, hanem sokkal gyorsabb fényimpulzusok hordoznák az információt.

Hogyan készül a számígép?
Második generáció
(1958 - 1965)

Ezek a számítógépek kezdték meg a technológiai átalakulást. A népszerű gé­pek közé tartoztak pl. az IBM7090, 7070 és 1410.
Jellemző áramköri eleme az elektroncsövek helyett a tranzisztor (félvezető), így lecsökkent a méretük.
Memóriaként mágnesgyűrű tárat használtak, a háttértár mágnesszalag, majd mágneslemez.
Megjelennek a magasabb színtű programozási nyelvek
(pl.: FORTRAN).
Ezek a gépek 50.000-1.00.000 mű/másodperc sebességet értek el.

Jellemző áramköri eleme az 1965-ben feltalált integrált áramkör (IC).

További magas szintű programozási nyelvek jelennek meg
(pl.: ALGOL, BASIC)

Megjelennek az első operációs rendszerek, valamint a multiprogramozás és a grafikus monitorok.
Árban egyre elérhetőbbek.

Jellemző áramköri eleme a CHIP, vagyis az egy szilárd testben megvalósított teljes műödési egység.
Az 1971-ben feltalált első, Intel 4004 jelzésű mikroprocesszor indította el a mai tömegméretekben
gyártott számítógépek(PC -k) fejlesztését.
Megjelent egy új magas szintű programozási nyelv a PASCAL
1997-ben megjelenik az Apple
1980-ban megjelenik az első személyi számítógép(ZX-81)
1982 IBM XT, 1984 IBM AT
Kifejlesztik az első, számítógépekbő álló hálózatokat.
Hajlékony mágneslemezes tárolók, PC az irodákban
1989 Számítógépvírusok megjelenése
Az 1980-as években a számítógépek rohamléptekkel váltak egyre kisebbé, jobbá és olcsóbbá.
Első személyi számítógép az Altair8800
A számítástechnika korszaka hiva­talosan 1951 június 5-én kezdőött, amikor az első UNIVAC-ot (Universal Automatic Compu­ter) leszállították az Egyesült Államok Nép­számlálási Hivatala számara. Ez volt az első ke­reskedelmi forgalomban elérhető számítógép.
Készítette:

Koppányiné Sági Mónika és Pintérné Szőke Erika
Informatika tanár MA
2013.
Pannon Egyetem magyar