A számítástechnika története

Berzsenyi Dániel Gimnázium

Őskor: számolást segítő eszközök

• Az ősember első számolóeszközei: pálcikák, kövek, csontok, saját ujjai
• Ujj latinul: digitus – digit szó (számjegy)
• Eredmény rögzítése:
• Barlangok fala
• Rovátkák fára, csontra stb.

​

Számrendszerek

• Sok rovátka nehézkes – csoportosítás helyiértékenként
• 60-as számrendszer (Mezopotámia)
• 12-es számrendszer (angolszász népek)
• 10-es számrendszer: rómaiak

​

Az abakusz

• Az első számolóeszköz
• Ókori Kína, Japán területe
• Még napjainkban is néhány helyen (Oroszország, Kína…)
• Kő: calculus - kalkulátor

A számjegyek kialakulása

• Római számok: nem helyiértékes
• Arab számok: először Muhammad Ibn Musza Al-Hvárizmi arab tudós írta le ezekkel a számolási módszereket

�

• Mai számalakok: Albrecht Dürer

Középkor, újkor: tényleges számológépek

• XVI-XVIII. Sz.: kereskedelem tengeren túlra is
• hajózás fejlődése
• Pontos számolótáblák (csillagászat, térképészet) – ún. navigációs táblázatok
• Számolószolgák – sok pontatlanság
• Logaritmus: Napier (skót matematikus)
• Igény számolást segítő gépekre

Mechanikus számológépek

• Wilhelm Schickard, 1623 +-*/��

�

• Blaise Pascal 1642 +-����
• Gottfried Wilhelm Leibniz 1671 +-�

​

Lyukkártyavezérlés

• A fogaskerekes vezérlés sok gondot okozott
• Ipari gépeknél: lyukkártyavezérlés
• Lyukkártya először:�Joseph-Maria Jackard szövőszéke
• Vezérlés, külső programozás lehetősége

Charles Babbage

• Cambridge-i egyetemi tanár, XIX. sz.
• Több gépet is tervezett
• Lyukkártyás vezérlés
• Az 1820-as években két gépet tervezett:
• Differenciagép
• Analitikai gép

​

Differenciagép

• mechanikus működésű, automatikus vezérlésű
• Hatjegyű számokkal végzett volna műveleteket
• Nem fejezte be az építését

Analitikai gép

• Külső vezérlés: lyukkártyával
• A kor technikai színvonalán nem lehetett megépíteni, egy évszázaddal megelőzte a korát
• A számításokat végző részt (malom) fia építette meg
• Programozás: �Ada Augusta Lovelace

Hermann Hollerith

• USA, XIX. sz.: 10 évente népszámlálás, igen lassú kiértékeléssel
• Pályázat a gyorsításra: Hermann Hollerith gépe
• Lyukkártyás adatkezelés
• Lényegesen gyorsabb adatfeldolgozás: 7 évről 1-2-re, részeredmények néhány hónap alatt
• Nagy anyagi siker: �saját cég: TMC (1924 IBM)

Elektromechanikus gépek

• XX. sz. eleje: elektromos vezérlés
• Relés (jelfogós) gépek
• háborús készülődés: új fegyverek kipróbálása
• Ún. ballisztikus táblázatok: nagyon sok számolás igénye
• Anglia, Németország, Szovjetunió: elektromechanikus gépek építése

​

Zuse gépe: Z1

• Konrad Zuse német mérnök, 1938: első igazai jelfogós gép
• Kettes számrendszer
• Z1: még mechanikus, Z2: első jelfogós, Z3, Z4
• +-*/ gyök
• Összeadás: 0,07 s, gyökvonás: 3 s

MARK-I.

• USA, 1944. Howard Aiken: MARK-I.
• Felépítése Babbage analitikai gépével egyezett meg (később: MARK-II, III, IV)
• 16 m hosszú, 2,5 m magas, 35 tonna
• Összeadás: 0,3 s, szorzás: 6s, osztás: 11s

​

Elektronikus számítógépek

• 40-es évek közepe: teljesen elektronikus számítógépek
• Elektroncsövek
• Fejlesztés: hadiipar, röppálya-számítás
• ENIAC, 1945: USA
• 140 m2 alapterület, 30 tonna, 18 000 elektroncső
• Gyakori meghibásodás
• Összeadás: 0,0002 s, szorzás: 0,002 s
• Colossus: Anglia (Alan Turing)

​

ENIAC

Neumann János

• 1903-1957
• Rendkívüli képességek
• Fasori Gimnázium
• Budapesti Egyetem (matematika), Zürichi Egyetem (vegyészet)
• Princetonban egyetemi tanár
• Kvantumelmélet, halmazelmélet, matematikai logika, játékelmélet

​

Neumann és a számítógépek

• Részt vesz a II. világháborús fejlesztésekben, így az ENIAC-éban is
• Az ENIAC hibáit látva megfogalmazza egy új számítógép működési elvét:
• „The EDVAC Report” 1945
• Neumann-elvek
• Az EDVAC 1949-ben készült el

​

Neumann-elvek

• Szekvenciális (soros) működés: �Az utasításokat egymás után hajtja végre.
• Kettes számrendszer használata
• Operatív tár (belső memória) használata, tárolt program elve: �A számítások részeredményeit és a végrehajtandó utasításokat is a memóriában tároljuk.
• Univerzális gép: �Nemcsak egyetlen feladat megoldására alkalmas.

​

A Neumann-elvű számítógép részei

• Operatív tár (memória), amelyben az adatok és az utasítások egyszerre tárolódnak.
• Vezérlőegység, amely önállóan tudja értelmezni és végrehajtani az utasításokat.
• Aritmetikai-logikai (műveletvégrehajtó) egység, amely képes az alapvető matematikai és logikai műveletek elvégzésére.
• Bemeneti-kimeneti egység, amely a gép és kezelője közötti kapcsolatot biztosítja.

A Neumann-elvű számítógépek blokkvázlata

További fejlesztések

• 50-es évek: sorozatgyártás (UNIVAC, BINAC)
• Technikai újítások (dióda, tranzisztor): teljesítmény növelése, méret csökkentése
• 60-as évek: IBM 360, 370
• integrált áramkör: teljesítmény tovább nő, méret tovább csökken
• Mágneses háttértárak megjelenése
• Nagy számítástechnikai cégek kialakulása (INTEL, IBM, HP, DEC…)
• 1971: első mikroprocesszor
• Személyi számítógép (PC): 1981

Dióda

Tranzisztor

Integrált áramkör (IC)

Mikro-processzor

Számítógépes generációk

• Nulladik generációs számítógépek (XX. sz. eleje): Elektromechanikus számítógépek (reléket tartalmaznak)
• Első generációs számítógépek (1946-1958): Elektroncsöves gépek
• Második generációs számítógépek (1958-1965): Félvezetős gépek (diódák, tranzisztorok).
• Harmadik generációs számítógépek (1965-1972): Integrált áramköröket tartalmaznak
• Negyedik generációs számítógépek (1973-tól napjainkig): Mikroprocesszorokkal végzik a műveleteket.
• Ötödik generációs gépek (1990-től): megoszlanak a vélemények, hogy vannak-e már teljesen 5. generációs gépek Párhuzamos működés, neurális hálózatok, MI…

​

​