JAK POWSTAL KOMPUTER ??? by DI9i797

VIEWS: 67 PAGES: 31

									 JAK POWSTAŁ
 KOMPUTER ???


      HISTORIA PECETA

OPRACOWAŁ: MARCIN SOBOTKA II T
           CO BYŁO PRZED „EPOKĄ
              KOMPUTERA” ???
Dawno, dawno temu nie było komputerów. Ludzie do obliczeń używali przede
 wszystkim swoich palców i np. urządzeń takich jak Abakus widoczny na obrazku
 (z lewej strony). Prawdopodobnie jest to późniejsza wersja udoskonalona przez
 papieża Sylwestra II z roku 1000 . Jednak ten wynalazek wg uczonych powstał
 już ok. 3000 r. p.n.e. Pierwotny abakus był płaskim kamieniem pokrytym piaskiem
 na którym rysowano symbole liczbowe (z czego prawdopodobnie pochodzi jego
 nazwa z fenickiego słowo abak oznacza piasek, lub też z języka hebrajskiego
 słowa abhaq, oznacza kurz). Z czasem kamień został zastąpiony przez
 drewnianą ramę podtrzymującą cienkie patyczki, splecione włosie lub skórzane
 rzemienie, na które nanizano koraliki lub kamyczki z otworkami. Abakus dał
 początek liczydłom (rys. po prawej stronie)
    KOSTKI NAPIERA
   Przez następne lata ulepszano
    dotychczasowe „liczydło” aż do
    roku 1614 w którym szkocki
    matematyk John Napier
    odkrywa logarytmy i konstruuje
    kostki, które w zasadniczy
    sposób ułatwiają mnożenie
    liczb wielocyfrowych. (w
    rzeczywistości kostki były
    tablicą mnożeń wyrytą na
    pasach z drewna lub z kości co
    przedstawia rysunek).
    Odkrycie logarytmów było
    bardo znaczącym
    osiągnięciem na bazie którym
    stworzono następne
    urządzenia liczące.
                                SUWAKI
W 1621 r. Edmund Gunter bazując na odkryciu Napiera stworzył suwak logarytmiczny
   działający na zasadzie dodawania logarytmów poprzez dodawanie różnej długości
   odcinków zaznaczonych na skali. Wynalazek ten w znaczący sposób ułatwiał
   wykonywanie działań, a mianowicie umożliwiał mnożenie, dzielenie, potęgowanie,
   logarytmowanie, pierwiastkowanie. W późniejszym czasie posiadał dodatkowe
   znaczniki lub skale pozwalające szybko obliczać powierzchnię koła, ciężar i
   wytrzymałość prętów itp. W 1632 powstają kolejne suwaki : liniowy i kołowy.
Suwaki logarytmiczne były powszechnie używane przez inżynierów do końca lat
   osiemdziesiątych. Służyły także do obliczenia średniego zużycia paliwa lub średniej
   prędkości samochodu !!!
ARYTMOMETR
  PASCALA

         W 1642 r. Blaise Pascal buduje
         arytmometr, który jest pierwszą
         maszyną liczącą napędzaną ręcznie
         służącą do wykonywania dodawania
         i odejmowania. Faktycznie maszyna
         ta potrafiła jedynie dodawać,
         odejmowanie polegało na tym, że
         odejmowana liczba była najpierw
         zamieniana na swoje dopełnienie, a
         dopiero ono było następnie
         dodawane do liczby pierwszej. Co
         interesujące, współczesne
         komputery używają podobnych
         technik dopełnień przy odejmowaniu
         liczb !!!!!! Pascal stworzył
         arytmometr by pomóc ojcu w
         obliczeniach w których się gubił ! ! !
             KARTA DZIURKOWANA
Karta ta służyła do sterowania maszyny tkackiej wynalezionej przez Josepha Marie Jacquard`a (1801). Karta ta
     sterowała nićmi podczas tkania, co pozwalało tworzyć tkaninę o powtarzalnym wzorze.
Karty służyły później (ok.1887r.) do zbierania informacji i kodowania jej na nich. Były dziurkowane za pomocą maszyny
     nazywanej dziurkarką, następnie weryfikowano poprawność przy pomocy sprawdzarki (początkowo robił to
     człowiek)
Karty te stosowane były podczas powszechnego spisu ludności USA w 1890 roku. Można również powiedzieć że
     wykorzystywane są do dziś np. w punktach lotto.

Biorąc pod uwagę fakt, że na pojedynczej, 80-kolumnowej karcie kodowano do osiemdziesięciu znaków
     (równorzędnych używanym dziś osiemdziesięciu bajtom) i że każde 80 bajtów miało zatem grubość 0,18
     milimetra, można oszacować, że do zakodowania 80 gigabajtów - standardowej pojemności współczesnego dysku
     twardego, potrzebny byłby stos kart o wysokości ponad 0,18 miliarda milimetrów, czyli - 180 kilometrów.
 MACHINA
RÓŻNICOWA
               W 1822 roku Charles Babbage
                (1792-1871) tworzy koncepcje
                tzw. machiny różnicowej i
                częściowo ją konstruuje.
                Maszyna ta miała wykonywać
                podstawowe działania
                matematyczne, zapamiętywać
                dane wejściowe, pośrednie
                oraz wyniki obliczeń.
                Wprowadzaniu i
                wyprowadzaniu danych służyły
                karty dziurkowane. Projekt nie
                doczekał się realizacji z
                powodu niskiego poziomu
                ówczesnej techniki.
INNE WAŻNE ODKRYCIA
         W 1824 George Boole tworzy słynną
            algebrę, która będzie miała duży wkład
            w budowę późniejszego komputera.
         W 1850 r. D. D. Parmalee, amerykański
            konstruktor, patentuje sumator (
            maszyna biurowa wykonująca
            podstawowe trzy działania
            matematyczne : dodawanie,
            odejmowanie i dzielenie)
           wyposażony w klawiaturę.
         W 1885 – Dorr E. Felt tworzy
            "Comptometer", pierwszy
            profesjonalny arytmometr, w którym
            liczby wprowadza się za pomocą
            klawiszy
         W 1889 powstaje biurkowy arytmometr
            Felta, drukujący wyniki obliczeń
         W 1903 Nikola Tesla patentuje obwody
            elektryczne nazwane "bramkami" i
            "przełącznikami".
LAMPA ELEKTRONOWA
     Pierwszą lampę elektronową zbudował w roku 1904 John
         Ambrose Fleming- była to dioda.
     W 1906 r. naukowiec Lee de Forest wynajduje lampę
         elektronową (triodę). Jest to jeden z przełomowych
         wynalazków w historii komputera. Trioda jest najprostszą
         i najstarsza lampą wzmacniającą .Teraz trochę o jej
         budowie. Składa się ona z trzech elektrod – anody,
         katody i siatki. Trioda umożliwia sterowanie przepływem
         elektronów z katody do anody przez zmianę napięcia na
         siatce – a zatem umożliwia budowanie wzmacniaczy
         sygnałów elektrycznych. Wydajność emisji elektronów z
         katody zależy od natężenia pola elektrycznego przy
         katodzie. W diodzie na to pole wpływa tylko anoda, w
         triodzie anoda i siatka, niezależnie od siebie – możliwa
         jest więc regulacja prądu anody za pomocą innej
         elektrody - siatki. Ponieważ siatka znajduje się bliżej
         katody niż anoda to oddziałuje ona silniej na emisję
         elektronów z katody niż anoda – im silniej tym większe
         wzmocnienie da się uzyskać za pomocą lampy
MASZYNY SZYFRUJĄCE
         1915 - Edward Hebern
           wynajduje maszynę
           szyfrującą
         1919- Hugo Koch,
           Holender, patentuje
           maszynę szyfrującą.
           Projekt ten zostanie
           potem użyty przez
           Niemca Scherbiusa,
           do zbudowania
           Enigmy (rys.)
BRAMKA AND
     W 1924 roku Walther
      Bothe buduje pierwszą
      bramkę logiczną AND,
      co przyniesie mu
      Nagrodę Nobla w 1954.
      W 40 lat później bramka
      AND będzie jednym z
      kluczowych elementów
      CPU komputera czyli
      podstawowym
      elementem w działaniu
      procesora.
PIERWSZA MASZYNA IBM
          IBM 601 - maszyna matematyczna
             produkcji koncernu IBM z roku
             1931. IBM 601 odczytywała dwie
             liczby ośmiocyfrowe z karty
             dziurkowanej i dziurkowała na tej
             samej karcie ich iloczyn.
             Wykonywała także dodawanie i
             odejmowanie. Jedyną jej wadą
             było brak możliwości
             wydrukowania wyników nad
             którymi pracowała. Jednak już w
             1933 roku John Presper Eckert,
             połączył ją z tabulatorem i
             perforatorem .Za pomocą
             urządzenia pośredniczącego
             własnej konstrukcji (perforatora),
             stworzył pierwszą maszynę zdolną
             do automatycznego wykonywania
             złożonych obliczeń naukowych.
                 PIERWSZE PAMIĘCI
Pierwszą pamięć bębnową (rys dół) skonstruował austriacki inżynier Gustaw Tauschek w
    1932 r. Służyła do zapisu szybkich sygnałów analogowych, gdzie nie wystarczał
    rejestrator mechaniczny ani magnetofon. W 1951 roku pamięć bębnową po raz
    pierwszy zastosowano w komputerze.
Pamięć rtęciowa: (rys góra) była to pamięć zbudowana z rurek wypełnionych
    rtęcią.Działanie pamięci rtęciowej : prędkość rozchodzenia się każdej fali akustycznej
    przez rtęć, wynosi ok. 1407 m/s i jest ponad 200 tysięcy razy mniejsza od prędkości
    rozchodzenia się fali elektromagnetycznej (i co za tym idzie prądu elektrycznego),
    która wynosi 300 000 km/s, co znakomicie nadawało się do budowy linii opóźniających.
    Prościej mówiąc uzyskane w ten sposób opóźnienie umożliwiało zapamiętanie tylu
    sekwencji bitów, ile rur było zastosowanych (każda rura posiadała 1024 bitów pamięci)
Trudno jednak wyobrazić sobie ten
    rodzaj pamięci w komputerze 
       MASZYNA
       TURINGA

W 1936 r. Alan Turing tworzy abstrakcyjny model komputera służący do wykonywania
    algorytmów. Maszyna Turinga składa się z nieskończenie długiej taśmy podzielonej na
    pola. Taśma może być nieskończona jednostronnie lub obustronnie. Każde pole może
    znajdować się w jednym z N stanów. Maszyna zawsze jest ustawiona nad jednym z
    pól i znajduje się w jednym z M stanów. Zależnie od kombinacji stanu maszyny i pola
    maszyna zapisuje nową wartość w polu, zmienia stan i przesuwa się o jedno pole w
    prawo lub w lewo. Taka operacja nazywana jest rozkazem. Maszyna Turinga jest
    sterowana listą zawierającą dowolną ilość takich rozkazów. Liczby N i M mogą być
    dowolne, byle skończone. Czasem dopuszcza się też stan (M+1), który oznacza
    zakończenie pracy maszyny.
Lista rozkazów dla maszyny Turinga może być traktowana jako jej program. Maszyna
    posiadająca zdolność wykonywania dowolnego programu jest nazywana uniwersalną
    maszyna Turinga. Praktyczną realizacją uniwersalnej Maszyny Turinga jest komputer.
COMPLEX NUMBER
  CALCULATOR
       W 1940 roku Bell Labs, Samuel
         Williams i George Stibitz
         konstruują pierwszy
         kalkulator wykonujący
         działania na liczbach
         zespolonych. Maszyna
         używała dość egzotycznego
         systemu liczenia -
         zmodyfikowanego w pewien
         sposób systemu binarnego -
         w wersji znanej jako "plus 3
         BCD". W tej modyfikacji
         liczba 0 jest reprezentowana
         przez ciąg bitów 0011, 1
         przez 0100 i tak dalej aż do
         1100, co reprezentuje 9.
   NAJWIĘKSZY KALKULATOR
1944 - pierwszy kalkulator
   elektromechaniczny ogólnego
   zastosowania Harvard Mark I (inna
   nazwa - IBM ASCC)
Harvard Mark I miał blisko 16 m długości i
   2,5 m wysokości, ważył ponad 5 ton.
   Zawierał z górą 800 km przewodów z
   trzema milionami połączeń.
Maszyna początkowo liczyła dla wojska.
   Stosowano ją do budowy tablic
   artyleryjskich, rozwiązywania problemów
   z dziedziny zaopatrzenia i transportu, a
   także zagadnień związanych z
   konstrukcją broni jądrowej.
Najbardziej znaną programistką tej maszyny
   była słynna Grace Hopper, znana m. in.
   z wprowadzenia do języka informatyków
   słowa bug (pluskwa, owad)
ENIAC – PIERWSZY KOMPUTER
Electronic Numerical Integrator And Computer to pełna nazwa komputera, który
   nie miał pamięci operacyjnej. Programowany był przez przełączanie wtyków
   kablowych, później za pomocą kart perforowanych. Służył głównie do obliczeń
   związanych z balistyką, wytwarzaniem broni jądrowej, prognozowaniem
   pogody, projektowaniem tuneli aerodynamicznych, badaniem promieniowania
   kosmicznego.
Oczywiście jako pierwszy komputer miał wielkie rozmiary.
Składał się z czterdziestu dwóch pomalowanych na czarno szaf z blachy
   stalowej - każda miała 3 m wysokości, 60 cm szerokości i 30 cm głębokości -
   były nafaszerowane 18 800 lampami elektronowymi szesnastu rodzajów;
   zawierały ponadto 6000 komutatorów, 1500 przekaźników, 50 000 oporników-
   trudno pomyśleć co by się stało jakby chociaż jeden element się spalił –
   krócej by chyba zajęło zbudowanie nowego Eniaca niż naprawianie .
   Monstrum ważyło 30 ton i pobierało 140 kW mocy. Jego system wentylacyjny
   miał wbudowane dwa silniki Chryslera o łącznej mocy 24 KM; każda szafa
   była wyposażona w ręcznie regulowany nawilżacz powietrza, zaś termostat
   zatrzymywał wszelkie działania "potwora", jeśli temperatura wewnątrz
   którejkolwiek z jego części przekraczała 48°C. Dalej, w pomieszczeniu
   przeznaczonym dla maszyny były trzy dodatkowe - również nafaszerowane
   elektroniką - jeszcze większe od pozostałych szafy przesuwne na kółkach,
   dołączane w miarę potrzeb w odpowiednim miejscu do zestawu. Stanowiły
   uzupełnienie czytnika i dziurkarki kart perforowanych.
  PROGRAMOWANIE ENIACA
Programowanie - czyli zlecanie maszynie konkretnego
  zadania do wykonania - nie przychodziło łatwo.
  Operatorzy ENIACA mieli trzy stoły funkcyjne - ruchome
  pulpity sterownicze do wprowadzania liczb bądź
  instrukcji do kalkulatora. Na każdym stole można było
  zarejestrować 104 informacje na 14 pozycjach (liczba
  dwunastocyfrowa i jej znak lub 2 liczby sześciocyfrowe i
  2 znaki). Pulpity obsługiwało się ręcznie !!!.
  Programatorzy musieli ręcznie nastawiać tarcze
  komutatorów,a konkretnie 3 tarcze mające razem 4368
  komutatorów . Zmiana programu zajmowała bardzo dużo
  czasu z uwagi na konieczność przełączenia mnóstwa
  styków, komutatorów i połączeń. Błędy popełnione przy
  nastawianiu maszyny powodowały sporo opóźnień i
  zacięć. Dodajmy, że dodatkowych kłopotów przysparzała
  ówczesna elektronika: średni czas bezawaryjnej pracy
  maszyny wynosił około pół godziny.
ARCHITEKTURA VON
   NEUMANNA
        Jest to rodzaj architektury komputera,
            przedstawionej po raz pierwszy w
            1945 roku przez von Neumanna (na
            zdjęciu) a wymyślonej przez Johna W.
            Mauchly'ego i Johna Prespera
            Eckerta, który miał 4 cechy:
        *posiadać skończoną i funkcjonalnie pełną
            listę rozkazów
        *mieć możliwość wprowadzenia programu
            do systemu komputerowego poprzez
            urządzenia zewnętrzne i jego
            przechowywanie w pamięci w sposób
            identyczny jak danych
        *dane i instrukcje w takim systemie
            powinny być jednakowo dostępne dla
            procesora
        informacja jest tam przetwarzana dzięki
            sekwencyjnemu odczytywaniu
            instrukcji z pamięci komputera i
            wykonywaniu tych instrukcji w
            procesorze
Electronic Delay Storage Automatic
             Computer
                     EDSAC – (1949) pierwszy
                       komputer z
                       elektroniczną pamięcią
                       skonstruowany przez
                       zespół Maurice'a
                       Wilkesa z University of
                       Cambridge na którym
                       wykonywano badania
                       uniwersyteckie.
                       Wykorzystywano w
                       nim pamięć na
                       rtęciowych liniach
                       opóźniających (pamięć
                       dynamiczną) i lampy
                       próżniowe dla układów
                       logicznych.
SMALL-SCALE EXPERIMENTAL
        MACHINE
            SSEM (inna nazwa Baby) to
              pierwszy komputer oparty
              na technice von
              Neumanna wspomnianej
              wcześniej. Po raz
              pierwszy w historii na tym
              komputerze uruchomiono
              program zapisany w jego
              pamięci (21 czerwca
              1948r.) ów program
              stworzył Tom Kilburn (
              jego rękopis widoczny na
              zdjęciu).
SSEM
NASTĘPNE GENERACJE
   KOMPUTERÓW
         W 1957 r. powstaje pierwszy
            komputer zbudowany w całości w
            technice fizyki ciała stałego - NCR
            304. Również w tym roku
            powstaje pierwsza pamięć
            dyskowa z ruchomymi głowicami
            zapisu/odczytu.
         W 1958 powstaje XYZ - pierwszy
            polski komputer oddany do
            eksploatacji (widoczny na rys.)
         W 1959 r. powstaje pierwszy
            minikomputer- PDP-1.
         W 1963 r. wychodzi pierwszy
            komercyjnie dostępny monitor z
            ekranem do współpracy z
            komputerem przy komputerze
            PDP-1
         W 1964 r. skonstruowano "myszkę"
            (Douglas Engelbart) .
PIERWSZY SUPERKOMPUTER
           Za pierwszy superkomputer
              uważa się CDC 600 stworzony
              przez Seymoura Craya (na
              zdjęciu po prawej) w 1963
              roku. Komputer ten potrafił
              wykonywać 3 miliony operacji
              na sekundę.
           Po raz pierwszy zastosowano
              technikę chłodzenia
              podzespołów freonem oraz
              użycie (po raz pierwszy w
              komputerach) tranzystorów
              krzemowych, dzięki czemu
              wyprodukowano komputer o
              niespotykanej wtedy mocy
              obliczeniowej .
PIERWSZY MIKROPROCESOR I
    PIERWSZY SYSTEM
            W 1969 r. powstaje
             pierwsza wersja
             systemu operacyjnego
             Unix wyprodukowana w
             Bell Labs na komputery
             architektury PDP-7 i
             PDP-9 firmy DEC.
            W 1971 r. wychodzi
             pierwszy mikroprocesor
             dostępny komercyjnie
             Intel 4004 (taktowanie
             108 kHz) (na zdjęciu)
KOMPUTERY PO 1975 ROKU
           W 1975 r. powstaje pierwszy
              komputer osobisty IBM - IBM 5100
           W 1981 r. powstaje pierwszy
              przenośny komputer osobisty z
              ekranem, napędem dyskietek i
              torbą podróżną Osborne 1 (na
              zdjęciu)
           W 1982 r. na rynek wszedł
              Commodore 64 - najlepiej
              sprzedający się komputer na
              świecie (zdjęcie w lewym rogu)
           Przez następne 24 lata powstaje
              coraz to doskonalszych
              komputerów z coraz to lepszymi
              podzespołami. Prawdziwy rozkwit
              doby komputerów uważa się na
              lata 90 kiedy to na rynek
              zaczynają wchodzić komputery
              klasy PC.
WSPÓŁCZESNY KOMPUTER
              MOJA OPINIA

W pracy tej starałem się chronologicznie
 przedstawić historię współczesnego komputera.
 Wybierałem te informacje które wydawały mi się
 najważniejsze. Nie opisywałem wszystkich
 komputerów jakie skonstruowano- wybierałem
 te, które wnosiły coś nowego, wykorzystywały
 inną technikę. Projektując tą pracę z pewnością
 mogę stwierdzić że postęp technologiczny
 dopiero się zaczął i nie wlecze się tak jak to było
 kilkaset lat temu.
                           ŹRÓDŁA:
   http://pl.wikipedia.org/wiki/Historia_informatyki
   http://www.i-lo.tarnow.pl/edu/inf/hist/historia/pages/1000bc.htm
   http://www.i-lo.tarnow.pl/edu/inf/hist/historia/pages/1600ad.htm
   http://www.i-lo.tarnow.pl/edu/inf/hist/historia/pages/1625ad.htm
   http://www.i-lo.tarnow.pl/edu/inf/hist/historia/pages/1640ad.htm
   http://www.i-lo.tarnow.pl/edu/inf/hist/historia/pages/1971ad.htm
   http://www.i-lo.tarnow.pl/edu/inf/hist/historia/pages/1973ad.htm
   http://www.earlyofficemuseum.com/
   http://www.computer50.org/mark1/new.baby.html
   http://inventors.about.com/library/weekly/aa060298.htm
   http://www.pldos.pl/bogus/hardware/procesory/intel/i4004/i4004.htm
   http://en.wikipedia.org/wiki/John_von_Neumann
   http://www.fortunecity.com/marina/reach/435/people.html

								
To top