Historie počítačů

 

Abakus

AbakusZa nejstaršího prapradědečka prvních počítačů je považován abakus, počítací pomůcka založená na systému korálků , které na tyčkách či žlábcích kloužou nahoru a dolů. Evropan si při pohledu na abakus nejspíš vzpomene na svá dětská léta a první počítadlo.

Vznik abakusu je skryt kdesi v šerém dávnověku - snad se objevil někdy před pěti tisíci lety v Malé Asii, odkud se postupem doby rozšířil na východ. Později se abakus objevuje v Řecku a Římě. Slovo abakus označovalo desku, která byla rozdělena na několik sloupců, ve kterých byly různé předměty (oblázky, mince, kuličky ap.). Jejich přeskupování z jednoho sloupce do druhého představovalo základní matematické operace.

Později byl abakus zdokonalen abacisty (učenci západoevropské školy matematiky v letech 1000-1200 n.l.). Číně je abakus znám od 13. století pod jménem "suan - pâna" a je tvořen třinácti sloupci se dvěma korálky nahoře (ty znamenají nebe) a pěti korálky dole (reprezentujícími zemi). Existují ještě další dvě jeho modifikace - japonská a ruská.

Japonci abakus převzali asi v 17. století, pojmenovali ho "soro­ Ban" a mírně si ho přizpůsobili - má jednadvacet sloupců s jedním korálkem nahoře a čtyřmi dole. Ruská verze abakusu se jmenuje "sčot" a pracuje se systémem deseti korálků v deseti rovnoběžných řadách.

Abakus je na Dálném Východě stále populární - učí se s ním počítat děti ve školách v rámci povinné školní výuky a na mnoha místech se ještě zcela běžně používá v praxi. Jen pro zajímavost v roce 1946 se utkal Japonec Kiyoshu Matzukai, používající abakus, s elektronickým počítačem a po dvou dnech přesvědčivě vyhrál.

 

Logaritmy

Klíčovou roli sehrál v počítačové historii anglický matematik a filozof John Napier, když v roce 1614 zveřejnil své logaritmické tabulky. Tento objev umožňoval převést násobení a dělení, které bylo v té době velice komplikované, na sčítání a odčítání. Je ironií osudu, že Napier se nejvíce proslavil úplně jiným vynálezem, pro který se vžil název "Napierovy kosti". Těmito "kostmi" bylo vlastně deset hůlek, na kterých byla vyryta multiplikační tabulka. S její pomocí bylo možno velice rychle násobit, za předpokladu, že alespoň jedno z násobených čísel bylo jednociferné.

 

Počítací stroje

Asi by bylo podivné, kdybych se na tomto místě nezmínil o snad nejvšestrannějším umělci, vědci a vynálezci všech dob. Leonardo da Vinci byl také jedním z těch, kteří se pokoušeli přijít na kloub záhadě mechanické kalkulačky a dá se říci, že svým způsobem byl i úspěšný. Podle jeho poznámek a náčrtků byl dokonce před třiceti lety jeden takový přístroj sestaven.

Další mechanickou kalkulačku vynalezl v roce 1623 Wilhelm Schickard. Zdá se nicméně, že byly postaveny pouze dva prototypy, a ty se v současné době nacházejí neznámo kde. Zachovala se pouze dokumentace a náčrtky.

Úspěšnější byl Francouz Blaise Pascal, který vyrobil vlastní mechanickou kalkulačku v roce 1642, kdy mu bylo pouhých devatenáct let. Učinil tak prý kvůli svému otci, který byl výběrčím daní a trávil celé dny úmorným sčítáním dlouhatánských sloupců čísel. Pascal svou kalkulačku o rozměrech přibližně 51x10x7,5 cm zhotovil z kovu. S osmi číselníky se pohybovalo pomocí jakési jehly. Byla schopna pouze sčítat a odčítat, jakékoli další operace nezvládala. Roku 1649 dostal Pascal královské privilegium na výrobu. Bylo vyrobeno asi padesát různých exemplářů, které dnes většinou slouží coby exponáty ve významných muzeích (např. 1 exemplář se nachází v Zwingeru).

            Pascala následoval německý filozof matematik Gottfried Wilhelm von Leibniz, který v roce 1694 jeho vynález, s pomocí původních poznámek a náčrtků, zdokonalil, takže jeho tzv. krokový kalkulátor umožňoval kromě sčítání a odčítání také násobení, dělení a druhou odmocninu. Leibniz toho dosáhl, když nahradil původní jednoduché ploché ozubené kolo, které bylo srdcem celého mechanismu, ozubeným válcem. Tento válec, na kterém byly umístěny kovové kolíčky v podstatě stejným způsobem jako např. u flašinetu, reprezentoval jakýsi pevný program, který se měnil s výměnou tohoto válce. Tento systém nebyl překonán téměř do druhé poloviny 19. století.

 Colmarův aritmometr           První opravdu hromadně vyráběnou a používanou kalkulačku vynalezl v roce 1820 Thomas de Colmar. Tento přístroj, nazývaný Aritmometr, uměl čtyři základní matematické operace - sčítání, odčítání, násobení a dělení. Vyráběl se v mnoha variantách a díky své všestrannosti byl hojně používán až do první světové války. Mechanické kalkulátory (např. kalkulátory značky Merchant, které používaly za druhé světové války američtí vědci pracující na vývoji atomové pumy) se udržely jak ve výrobě, tak i v praxi až do šedesátých let tohoto století, kdy byly nahrazeny nejdříve elektrickými kalkulačkami a posléze elektronickými počítači.

 

Využití děrných štítků

Důlní inženýr Hermann Hollerith, syn německého vystěhovalce z Pfalze, vyvinul v USA elektromagnetický třídící a počítací stroj pro vyhodnocování děrných štítků. Již v roce 1805 použil děrné štítky francouzský tkadlec hedvábí Joseph-Marie Jacquard. Řídil jimi chod tkacího stavu. Hollerith rozšířil pole působnosti děrného štítku i do oblasti paměti, jejíž záznam je možno číst pomocí stroje. Tento způsob komunikace s počítačem použil v roce 1889, když se snažil vyřešit problém, který se ve Spojených státech objevil v souvislosti s pravidelných sčítáním lidu. Zpracování výsledků předchozího sčítání lidu, které proběhlo v roce 1880, zabralo totiž sedm let a vznikly vážné obavy, že kvůli přírůstku obyvatelstva bude ta táž operace po novém sčítání lidu trvat celé desetiletí. Jestliže Babbege používal děrné štítky k programování svého stroje, Hollerith je využíval jako nosiče dat, která potřeboval zpracovat.

Podnícen prý Johnem Shawem Billingsem přišel na myšlenku opatřovat sčítací lístky v jednotlivých dotazníkových políčkách v případě kladné odpovědi otvory místo psanými znaky. Pro děrování vymyslel vlastní děrovací přístroj. Aby mohl takto nashromážděná data číst, zkonstruoval Hollerith elektrický přístroj, vybavený ohledávacími kontakty. Po vložení děrného štítku do tohoto přístroje spojí kontakty proudový obvod při průchodu každého otvoru. Proudovému obvodu je přiřazeno elektromagnetické počítadlo, které se posune vždy o jeden krok při průchodu jednoho proudového impulsu z kontaktu. Sčítání lidu s použitím děrných štítků trvalo místo předpokládaných deseti let tentokrát pouhých šest týdnů. Navíc nebylo použití děrných štítků jednorázové. Kromě zpracovaných dat sloužily i k jejich uchovávání a napomáhaly k redukci početních chyb. Hollerith uvedl svoji čtečku děrných štítků na trh a dlužno podotknout, že tento systém se používal v podstatě na celém světě i ve druhé polovině 20. století.

V roce 1909 probíhaly přípravy na zavádění Hollerithových počítacích zařízení pro německé sčítaní lidu v roce 1910. Současně se také již instalovala první děrnoštítková zařízení na sběr a zpracování dat. Jedno z prvních velkých zařízení tohoto druhu bylo uvedeno do provozu v roce 1911 v továrně firmy Bayer v Leverkusenu. Děrnoštítkové zařízení sestávalo v základním vybavení z děrovačky štítků, zkoušečů, třídících jednotek a tabelátorů. Na děrovači byla data děrována ručně. Ke kontrole se děrný štítek zakládal do zkoušecího stroje, do kterého se znovu vkládala tatáž data a porovnávala se, zda byl štítek správně děrován. Třídící strojové jednotky byly sestaveny z ohmatávacího čidla a maximálně 13 odkládacích přihrádek; 12 z nich bylo určeno pro štítky děrované v některém ze sloupců a 1 pro štítky neděrované. V ohledávacích místech byly proti tříděnému sloupci nastaveny citlivé kartáčky, jež ovlivňovali odkládaní štítků do odpovídajících přihrádek. Při vícenásobném třídění byly potřebné další v sérii zapojené jednotky (např. pro čísla kont nebo ročníky). Tabelátor je v principu mechanická sčítačka s ozubenými kolečky a vícemístným elektromagnetickým ukazatelem. Později přistupovala různá zapisovací zařízení. Další vývoj přinesl četné doplňující strojní jednotky jako zakladače štítků, součtové děrovače, kalkulační děrovače a aritmetické jednotky.

 

Babbage

Charles BabbageČlověkem, který si vůbec jako první dokázal představit počítač v dnešním slova smyslu, byl okolo poloviny minulého století Charles Babbage, profesor matematiky v Oxfordu. Udolán nekonečným množstvím chyb ve výpočtech, které prováděl pro Královskou astronomickou společnost, rozhodl se počítat pomocí automatických strojů poháněných parou. Už v roce 1812 si všiml, že přístroje nejlépe a v podstatě bezchybně plní opakující se stereotypní operace. A matematika je často na takových opakovaných jednoduchých krocích založena. V roce 1822 se tedy začal zabývat konstrukcemi parních počítacích strojů a v roce 1833 předvedl švédské akademii návrh stroje na řešení diferenciálních rovnic. Kdyby byl tento stroj skutečně realizován, byla by to parou poháněná obluda velká jako lokomotiva, využívající vymoženosti průmyslové revoluce - mechanických převodů, čepů, ozubených válců, hřídelí apod. Babbage počítal s tím, že by jeho diferenciální stroj měl na ozubeném válci stanoven pevný program, podle kterého by prováděl zadané matematické operace a zároveň by i automaticky tiskl výsledky. Plných deset let života věnoval anglický vědec svému vynálezu. Potom jeho pozornost zcela zaujala myšlenka, vytvořit stroj, který by měl univerzální uplatnění a jehož využití by nebylo omezeno jenom na Augusta Adaurčitou oblast.

 Pod názvem analytický stroj tak roku 1848 začal vznikat všeobecně použitelný počítač pracující na mechanické bázi který znamenal naprostý převrat a který předurčil základní rysy moderních výpočetních systémů. Nejbližším matematikovým spolupracovníkem přitom byla kupodivu žena, v té době věc naprosto nevídaná a málem nepředstavitelná. Byla jí dcera anglického básníka lorda Gordona Byrona Augusta Ada, kněžna z Lovelace. Pomáhala Babbageovi s kontrolou a přepracováním plánů analytického stroje a správou finančních prostředků poskytnutých britskou vládou. Plnila také poslání jakéhosi tiskového mluvčího a snažila se veřejnosti přiblížit možnosti a význam Babbageova stroje. Díky svým mimořádným znalostem konstrukce a funkcí stroje pro něj také mohla sestavit seznamy instrukcí, čímž se de facto stala první ženou - programátorkou. Na počest táto výjimečné ženy pojmenovalo americké ministerstvo obrany nový programovací jazyk ADA.

Tento grandiózní analytický stroj nebyl nikdy plně realizován, nedokončil ho ani Babbageův syn, který se o to pokoušel v letech 1880-1910. Kdyby k tomu přece došlo, sestával by se z více než padesáti tisíc součástek. Mezi ně patřilo i čtecí zařízení pro zadávání pracovních instrukcí zakódovaných na děrových štítcích, "sklad"(paměť) o kapacitě jednoho tisíce až padesátimístných čísel, "mlýn"(řídící procesor) umožňující skládání instrukcí v jakémkoliv pořadí a výstupní zařízení zajišťující tisk výsledků. Nutno dodat, že nápad s děrnými štítky nepocházel z Babbageovy hlavy. Této metody se již nějakou dobu předtím užívalo na Jacquardových tkalcovských stavech (pojmenovaných po svém vynálezci Josephu-Marie Jaquardovi), které automaticky tkaly i složité vzory vyražené podle čtverečkového rastru na děrných štítcích.            

 

První generace

počítačů, pojem který se začal používat o mnoho let později, se od dalších generací odlišuje následujícími charakteristickými rysy. V první řadě nelze opomenout fakt, že operační instrukce byly "šity" vždy na objednávku, přesně na míru, podle toho, jaký specifický úkol měl ten který počítač plnit. Neexistoval žádný software alespoň minimálně sjednocený, ale každý jednotlivý počítač měl svůj vlastní program zakódovaný v konkrétním strojovém kódu, který byl uložen převážně na přenosných médiích.Z tohoto důvodu bylo programování velice obtížné a navíc tím byla omezena rychlost a všestranná použitelnost všech počítačů. Počítač mohla používat vždy pouze jedna osoba, nikdy ne více lidí najednou. Hlavní paměť měla, počítáno v dnešním měřítku méně než 1 000 bajtů a 40 až 50 kilobajtů umístěných na pevném (nevyměnitelném) otáčivém válci. Vstupy a výstupy byly prováděny pouze pomocí děrných štítků a papírové pásky rychlostí několika set znaků za sekundu na vstupu a rychlostí do třiceti znaků na výstupu. Posledním rysem zde zmíněným (ale nikoli posledním absolutně) je používání specifických součástek, které se už u dnešní výpočetní techniky nenacházejí.Jsou jimi například magnetické bubny sloužící pro uchování dat a elektronky. Především elektronky jsou odpovědné za ohromující rozměry počítačů této generace a podle moderních měřítek byly relativně nespolehlivé. Bylo zcela běžné, že počítač byl i celý jeden den z týdne mimo provoz, jenom aby mohla být provedena pravidelná údržba. O tu se staral rozsáhlý tým inženýrů, kteří nedělali nic jiného, než měnili elektronky, čistili a seřizovali zařízení na papírovou pásku a děrné štítky ap.

 

Druhá světová válka

byla snad tou nejstrašnější tragédií v historii lidstva. Zahynulo v ní několik desítek miliónů vojáků i civilistů, další milióny lidí si s sebou až do konce života nesly a někteří si ještě stále nesou, její stigma v podobě trvalých následků psychických i fyzických. Je nicméně nepopiratelným faktem, že během tohoto válečného konfliktu došlo k ohromnému skoku věky kupředu (za příklad může třeba sloužit výroba gumy, která byla za války považována za strategickou surovinu).

Také počítačům začaly vlády na počátku druhé světové války věnovat nebývalou pozornost. Zvýšená podpora vývoje výpočetní techniky a jejího potenciálního využití podstatným způsobem urychlila technický pokrok. Závod s časem o co nejlepší a nejvšestrannější počítač se odehrával nejenom ve Spojených státech a ve Velké Británii, ale samozřejmě i v nacistickém Německu. Zvláštní skupinou výpočetních systémů té doby byly šifrovací a dešifrovací stroje, které si vynutily válečné okolnosti.

 

Z1 a Z2

Konrad ZuseV Německu vyrobil Konrad Zuse a Helmut Schreyer v roce 1938 prototyp mechanického binárního programovatelného kalkulátoru. Ten se původně jmenoval V1, ale, stejně jako u všech jeho následovníků, bylo po válce zpětně zaměněno písmeno "V" za písmeno "Z", takže se jedná o kalkulátor Z1, Z2 atd. Z1 pracuje s čísly s plovoucí desetinnou čárkou, které mají šestnáctibitovou mantisu, sedmibitový exponent a znaménkový bit. Pro realizaci vlastní paměti jsou celkem úspěšně použity kluzné kovové díly, ale aritmetická jednotka už tak dobrá není. V roce 1939 už Zuse se Schreyerem vyvíjejí Z2, který spojuje osvědčenou paměť a novou reléovou aritmetickou jednotku. Kvůli Zuseovu odvedení k vojsku

 

 

Harvard Mark 1

V podstatě ve stejné době, kdy na válečných polích došlo k naklonění vah ve prospěch spojenců, začali i spojenečtí vědci získávat úspěchy na poli vývoje výpočetní techniky. V lednu 1943 Howard H. Aiken a jeho spolupracovníci na Harvardské univerzitě (Cambridge, Massachutssetts), podporováni IBM, uvedli do provozu první široce známý programovatelný elektromechanický kalkulátor - ASCC Mark I. (Automatic Sequence-Contorled Calculator Mark I.), také nazývaný Harvard Mark I., na kterém pracovali již od roku 1939. Aiken tím završil Zuseovoúsilí a stal se tím, čím byl o 300 let dříve Blaise Pascal, když úspěšně zkonstruoval první obecně známou mechanickou kalkulačku hned po téměř neznámém Schickardově prototypu.

A jak vypadal a co uměl tento "báječný vynález"? Byl dlouhý téměř šestnáct metrů, vážil pět tun a celkem obsahoval na třičtvrtě miliónu součástek a něco málo přes 800 kilometrů drátových spojů. Mark I. byl elektronický reléový počítač, to znamená, že používal elektrických impulsů k tomu, aby hýbal s mechanickými částmi. Byl pomalý (tři až pět sekund na početní operaci). Aritmetika pracuje s pevnou desetinnou čárkou, pomocí výměnných desek je možno určovat počet desetinných míst. Příslušenství vstupu a výstupu zahrnuje čtečku a děrovačku děrných štítků, čtečku papírových pásek a několik tiskáren (psacích strojů). Každá ze šedesáti sérií otáčivých přepínačů může být použita jako pevný registr. Program si Mark I. načítal z jedné papírové pásky, data potom z papírových pásek, děrných štítků nebo z pevných registrů (nepřipouštěl však podmíněné skoky). Jeho paměť byla založena na využití zbytkového náboje na stínítku CRT po dopadu elektronového paprsku, což je relativně dost nespolehlivé, ale poměrně levné a celistvější než cokoliv předtím. V následujících letech byl Mark I. mírně pozměněn tím, že připouští přechod mezi programovými páskami. Realizoval tedy jakýsi druh podmíněného podprogramového volání. Další úprava umožnila přidat podprogramy na výměnných deskách , které byly vyvolatelné z programu na papírové pásce.

 

ENIAC

Jméno ENIAC je vlastně slovo složené z prvních písmen úplného názvu Eletronic Numerator, Integrator, Analyzer, and Computer (některé zdroje uvádějí Calculator místo slova Computer). Jako čistě válečný projekt byl do jisté míry uspěchaný a nepropracovaný. Už na jaře 1944 bylo mnoha lidem pracujícím na ENIACu jasné, že existuje řada možností, jak ho vylepšit a zjednodušit, a to zvláště v procesu programování a zapojení drátových spojů. Nakonec byla většina těchto nápadů využita při stavbě Edvacu.

Rodištěm ENIACu se stala Moore School of Electrical Engineering, část univerzity of Pennsylvania ve Filadelfii, kde se realizoval tajný projekt Balistických laboratoří americké armády - ty měly v úmyslu postavit počítač využitelný při sestavování dělostřeleckých zaměřovacích tabulek. Již u tohoto projektu se objevily dva základní problémy, se kterými se jeho tvůrci potýkali i později, a to nesplnění časového plánu a překročení rozpočtu - ENIAC nebyl hotov ani do konce druhé světové války, přestože měl být nasazen již v jejím průběhu, a původně plánované náklady byly překročeny o 225 %.

Oproti živým tvorům, kde platí, že matka je vždy jistá, ale otec nejistý, se dá o ENIACu říci pravý opak. Otcové jsou jistí (a hned i několik), ale po matce ani památky. Mezi ty nejvýznamnější "tatínky" patří John W. Masuchly, John Presper Eckert a John von Neumann. Mauchly (1907-1980) a Eckert (1919-1995) byli oba elektro- inženýři, von Neumann (1903-1957) vynikající matematik. Jejich spolupráce se samozřejmě neobešla bez problémů, přičemž se nejzávažněji projevil rozdílný přístup ke sdílení informací. Zatímco inženýři své nápady obvykle nezveřejňují před jejich konkrétním využitím, matematici je často nechávají kolovat mezi svými kolegy a vděčně přijímají jejich připomínky. Obě strany projevily pramalou toleranci ke svým diametrálně odlišným zvykům, takže zákonitě musely následovat silné, navíc svědomitě živelné neshody.

ENIAC obsahoval 17 468 elektronek a kolem pěti miliónů pájených spojů, vážil kolem 30 tun a zabíral plochu asi 310 m2. Jeho spotřeba elektrické energie se pohybovala okolo 140 kW (tolik tehdy potřebovala na své osvětlení značná část Filadelfie). ENIAC se dělil na třicet nezávislých jednotek, z nichž dvacet bylo označováno jako akumulátory, přičemž v každé bylo, za použití deseti bitů pro každou číslici, uloženo deseticiferné číslo. Ke každému akumulátoru byl též připojen elektrický obvod, pomocí kterého putovala čísla ze sběrnice a naopak. Akumulátory a ostatní jednotky byly připojeny několika drátovými spoji a sadu "programovatelných" drátových spojů. která měly zajistit synchronizaci celého zařízení. ENIAC, jako stroj počítající v desítkové soustavě, používal číslice od nuly do devíti definované v akumulátoru jako určité konfigurace elektrických obvodů (prstencové počitadlo). Vzhledem ke snaze o maximální rychlost některých aritmetických operací měl ENIAC zabudováno jedno specializované zařízení určené pouze k násobení (to trvalo přibližně tři milisekundy) a jedno zařízení určené pouze d k dělení a výpočtu druhé odmocniny. Multiplikátor pracoval při násobení jednociferných čísel na principu registrové matice a pro násobení navazujících čísel disponoval též přídavným řídícím obvodem. Stejně jako Harvard Mark 1 měl Eniac pevné registry. 104 dvanácticiferných pevných registrů tvořilo skupinu nazvanou "tabulka funkcí". Se stem těchto registrů mohly sběrnice přímo komunikovat prostřednictvím dvouciferných čísel, zbývající čtyři registry byly určeny k interpolacím. Taktovací kmitočet ENIACu byl 100kHz.

ENIAC byl řízen pomocí řady elektronických impulsů - každá z jeho jednotek byla schopna vyslat řídící impuls, kterým se zahájil výpočet v jedné nebo více dalších jednotkách. Vysílání impulsů do programovacích spojů řídila hlavní jednotka, která zároveň mohla provádět i iterace výpočtů. To znamená. že "počítačový program" se v principu sestával z ručního přepojování drátěných spojů mezi jednotlivými jednotkami tak, aby se docílilo požadovaného pořadí operací. Speciální kabelové můstky dodávaly těmto spojům jakési zdání systémů, ale přesto všechno nebylo programování ENIACu jednoduchou záležitostí. Problém, jaký programování představovalo, se poněkud zjednodušil použitím jednotky nazvané Mater Programmer navržené tak, aby realizovala uvnitř umístěné smyčky. Této jednotce odpovídá v moderních programovacích jazycích instrukce FOR - NEXT. Díky tomu, že různé jednotky mohly informace zpracovávat současně, byl ENIAC schopen provádět více výpočtů současně. Programátoři se však snažili takové využívání ENIACu vyloučit - jeho spolehlivost byla sice imponující, ale ne neomezená. Během vývoje ENIACu přišli inženýři a matematikové (určitě se podílely i ženy, které ENIAC "programovaly", tedy připojovaly drátové spoje) na to, že s určitými mírnými odchylkami jsou schopni provádět podmíněný příkaz, kterému v moderních programovacích jazycích odpovídá příkaz IF - THEN. Řídící signály na ENIACu se v podstatě shodovaly se signály datovými . obojí byly typicky dva mikrosekundové pulsy v desetimikrosekundových intervalech. Díky tomu mohly být operace ENIACu řízeny také na základě obsahu přenášených dat připojením datové linky jiného akumulátoru (tzv. datově citlivé operace). Přes komplikovanější implementaci tohoto principu byl ENIAC zřejmě prvním elektronickým strojem podporujícím podmíněnou instrukci. Základní funkce ENIACu zajišťovalo i několik dalších jednotek. Tři převodní tabulky funkcí a jejich přidružené konstantní vysílače doručovaly určitá čísla vybraná z tabulky, která byla manuálně vložena přes systém číselníků, vstup a výstup dat zajišťovaly čtečky a děrovačky děrných štítků a tiskárny IBM.

V srpnu 1948 byl ENIAC zdokonalen zásluhou Richarda F. Clipera z Balistických laboratoří a Nicolase Metropolise z Los Alamos, když každá jednotlivá operace dostala svůj vlastní pevný kabel. Místo přepojování se používala nová konvertovací jednotka umožňující vyvolání spoje podpůrným programem. Díky tomu už vložení nového programu netrvalo několik dní, ale jenom několik hodin. Někdy se hovoří o tom, že tento zásah přeměnil ENIAC na počítač s uloženým programem. Nelze ovšem ztrácet ze zřetele ten fakt, že programová paměť byla neustále určena pouze ke čtení (read only). ENIAC byl vlastně úplně první stroj na světě, který měl veškeré architektonické rysy moderních počítačů.

 

Znaky druhé generace

V období před nástupem mikroprocesorů existovaly tři nejnaléhavější problémy v oblasti počítačů, které byly noční můrou všech počítačových expertů - zvýšení rychlosti provádění operací, zvýšení kapacity paměti a zvýšení rychlosti přenosu dat na vstupu a výstupu. Lék na tyto obtíže se objevil zároveň s nástupem polovodičů - použitím polovodičové technologie při navrhování procesorů se současně snižovala i spotřeba energie a zvyšovala spolehlivost a rychlost počítačů. Samozřejmě, že to byly polovodiče ve formě tranzistorů a diod - integrované obvody dneška byly teprve vzdálenou hudbou budoucnosti. Vynález tranzistoru v roce 1948 tedy podstatně ovlivnil další vývoj počítačů. Tranzistory se záhy začaly používat místo velkých a neohrabaných elektronek v televizích, rádiích a od roku 1956 i v počítačích. Díky tranzistorům a novým typům paměti se od té doby velikost počítačů jenom zmenšuje. Největší změny však v této době prodělala paměť, a to jak vnitřní, tak i vnější - postupně přešla od nespolehlivých a náročných elektronek přes pokusy s magnetickými jádry a magnetickými páskami až po systém diskové paměti.

 

Magnetické pásky

Kvůli děsivé ceně magnetických jader byly nejprve jako sekundární a později i jako primární paměť používány především magnetické pásky. Typická páska byla asi 400 metrů dlouhá a 1,5 až 2,5 cm široká a obsahovala přibližně 5 MB informací. Zařízení pracující s magnetickou páskou byla mechanicky velice složitá a citlivá a vyžadovala proto neustálou péči a seřizování. Pásky jsou ale zásadně sekvenčním (sériovým) záznamovým médiem (tzv. sekvenční přístup k datům). To znamená, že informace uložená někde uprostřed pásky dlouhé i několik set metrů nebyla přístupná ihned, ale bylo ji třeba nejprve pracně několik minut "vyhrabávat". Kromě minimálního počtu systémů, které měly tento problém vyřešen, byl další nevýhodou fakt, že při provádění byť i jednoduché změny v magnetickém záznamu se celá páska musela kompletně přepsat. Algoritmy pro efektivní vyhledávání na magnetických páskách tak zabíraly nezanedbatelnou část strojového času. Všichni se tedy při vývoji dalších médií, na který bylo vynakládáno fantastické množství tvůrčí energie i finančních prostředků, snažili o zachování výhod magnetických pásek při současné minimalizaci jejich nevýhod.

 

Magnetické disky

Výsledkem tohoto úsilí byl další stupeň vývoje záznamových médií - soustavy magnetických disků. Skládaly se z několika od sebe oddělených talířových disků (maximální počet byl deset). Tyto "talíře" byly na sebe poskládány a sešroubovány tak, aby mezi nimi zůstaly pevné a přesně odměřené mezery, ve kterých se pohybovaly "hřebenové" zuby se zapisovacími a čtecími hlavami. Horní i spodní plocha každého disku (zpravidla s výjimkou vnějších stran nejhořejšího a nejspodnějšího disku) měly své vlastní hlavy. Výhodou disků oproti páskám byl především náhodný přístup k datům (random access). To znamená, že kteroukoli informaci bylo možno najít během velice krátkého časového intervalu - několika milisekund místo několika minut, jako tomu bylo u magnetické pásky. Hlavy se musely dostat co nejblíže k povrchu disku, ale nesměly se ho v žádném případě dotknout - to by mělo za následek zničení hlavy i celé sestavy. Kvůli tomu i kvůli nebezpečí zanesení hlav nečistotami ze vzduchu byly tyto paměťové magnetické disky umístěny v klimatizovaných místnostech - výpadek klimatizace byl stejně obávaný jako výpadek celého počítače. Kapacita disků nebyla v porovnání s jejich rozměry nijak oslnivá - sada disků o rozměrech solidní ledničky měla kapacitu necelých 70 MB.

Pokrok ale nelze zastavit - již záhy se objevily výměnné disky. To zvýšilo potenciální kapacitu těchto soustav, protože neexistovalo žádné omezení počtu disků uložených mimo počítač - tedy odečteme-li omezení velikostí místnosti. Na druhé straně, stejně jako v případě magnetických pásek opět vyvstaly problémy s manipulací s jednotlivými položkami v knihovnách - uložení, označení, vybrání a použití toho pravého disku v pravý čas bylo učiněnou vědou. Největším přínosem této technologie byl tedy takřka náhodný přístup k datům, který měl dva závazné důsledky. Prvním byla skutečnost, ze obchodní transakce mohly být prováděny na počítači okamžitě. Původně musel být nejprve vydán papírový doklad, který byl na počítači zpracován teprve následně, a to navíc převážně pro archivní účely. Jako druhý důsledek se projevilo to, že jeden počítač mohlo používat několik uživatelů najednou (multi-access, tj. vícenásobný přístup). Zároveň s tím došlo i k rozvoji prvních místních počítačových sítí (LAN), prozatím s jednoduchou hvězdicovou topologií vystavěnou na tzv. komunikačním procesoru, což byl specializovaný počítač podřízený hlavnímu počítači.

 

Programovací jazyky

Éru skutečných vyšších programovacích jazyků zahájil až Fortran (1957, tým IBM vedený J. Backusem). Ve své první podobě byl Fortran opravdu snadno naučitelným jazykem vedoucím k maximálně efektivnímu programu. Programování tak přestalo být výsostnou doménou skupiny úzce specializovaných odborníků. Fortran byl však původně jazykem určeným pro vědeckotechnické výpočty, proto nemohl vyřešit úplně všechno.

Algol (první verze publikována 1958, dnes známý pod názvem Algol 60) přinesl kromě jiného i bloky (skupiny příkazů) považované za jeden celek) a úplný příkaz if (tj. konstrukci if/then/else) a umožňoval vytváření rekursivních programů. Samozřejmě, že měl i své nedostatky - nedefinoval vstupní a výstupní operace, obsahoval některé nejasné konstrukce, ignoroval potřebu překládat rozsáhlejší programy po částech a navíc se vysloveně vzpíral jinému použití něž byly vědeckotechnické výpočty.

Díky ministerstvu obrany USA (vojáci se v dobách míru velmi nudí) vznikl v roce 1960 jazyk Cobol zaměřený na oblast zpracování hromadných dat, odkud byl vytlačen teprve moderními databázemi. V tomto jazyce bylo napsáno naprosto neuvěřitelné množství programů ( jedná se o milióny řádků), z nichž se celá řada dodnes používá. Novum, které Cobol přinesl, jsou strukturované datové typy, tedy proměnné skládající se z řady dílčích údajů různých typů. Pokusil se také řešit problém přenosu dat mezi různými počítači. Ve stejném roce vznikl na MIT Lisp, první jazyk zcela nového typu. Je to tzv. funkcionální jazyk, který používá jako jediné řídící struktury funkce a jejich skládání. Přinesl i nové pojmy v oblasti rekursivních datových struktura a stal se základem programů pro symbolické manipulace.

V přehledu nelze opomenout ani Basic (1964, Kemeney a Kurtz). V původní podobě neobsahoval podprogramy v dnešním slova smyslu a nerozlišoval typy číselných proměnných. Na druhou stranu k jeho popularitě přispěla i jeho jednoduchost, možnost interaktivní práce a snadná implementace na mikropočítačích.

 

 

 

Softwarová krize

Ve druhé polovině 60. let se hardwarové možnosti počítačů prudce zvýšily. Programovací techniky však zůstaly na stejné úrovni, jako byly předtím. Hovoříme proto o tzv. softwarové krizi 60. let. Ve stejné době se objevil i pojem strukturované programování. Podle něj by měl na základě dodržování určitých pravidel umět přečíst a upravit počítačový program i kdokoli jiný, nejen jeho původní autor.

 

 

Znaky třetí generace

Integrované obvody

V červenci 1958 přišel Jack St. Clair Kilby z Texas Instruments s nápadem vyrobit jednolitou součástku z kousku křemíku - tzv. integrovaný obvod (IO). Nazávisle na Kilbym konstatoval už Angličan G. W. A. Dummer z Royal Radar Establishment, že objev tranzistoru a stav polovodičové techniky v budoucnosti umožní, aby elektronické přístroje byly vyráběny bez vodících spojů jako masivní celky. Podle Dummerova mínění by sa takovýto celek mohl skládat z mnoha vrstev polovodičových materiálů, s funkcemi izolačních, vodivých, usměrňovacích, zesilovacích nebo též pasivních prvků. Spojení jednotlivých elektrických funkcí do celistvého obvodu by se dalo uskutečnit tak, že by různé vrstvy byly složeny z různých pásem. Rozvinula se spolupráce mezi Royal Radar Establishment a britskou firmou Plessey, aby Dummerovy myšlenky byly uskutečněny. Na základě této spolupráce vznikl roku 1957 první model, který se podobal Kilbyho konstrukci, aniž však dosahoval požadovaných technických kvalit.

Kilby byl toho mínění, že pro integrované obvody jsou vhodné jedině polovodiče a že tedy pasivní stavební prvky (odpory a kondenzátory) misí být zhotoveny z téhož materiálu jako aktivní prvky (tranzistory). Pokládal za smysluplné, aby jednotlivé prvky obvodu byly sestaveny přímo na čipu, a aby tímto způsobem byly integrovány do obvodu, který by byl schopen funkce. V říjnu 1958 tak zhotovil první čip, který na germaniové destičce dlouhé asi jeden centimetr a tenčí než párátko obsahoval pět součástek - germanidový mesatranzistor, odpory a kondenzátory. Kilbymu pomohlo při vývoji jeho čipu také to, že různé firmy už před lety stály o možnost vyrábět diskrétní odpory a kondenzátory z polovodičů. Kilby ohlásil integrovaný polovodičový obvod k patentování čtyři měsíce po zhotovení svého prvního čipu.

Kilbyho ochranné právo však bylo zpochybněno, neboť mezitím vynalezl Američan Robert Noyce, pracující pro společnost Fairchild Semiconductor, postup, jak navzájem spojovat stavební prvky čipu ještě mnohem jednodušším způsobem - technikou tzv. planární difůze. Noyce vyvinul všechny základní prvky technologie hromadné výroby čipů. Vyvinul fotomasku a fotolitografii, pasivaci polovodičových povrchů, napařování kovových odporů a kovových spojovacích kontaktů.

V roce 1964 Gordon Moore formuloval domněnku, že kapacita integrovaných obvodů se každých 12 až 18 měsíců zdvojnásobí. Tento postulát vešel později ve známost jako tzv. Mooreův zákon a zatím opravdu platí. Robert Noyce a Gordon Moore si nicméně pravděpodobně velice padli do oka, protože se v roce 1968 pustili do společného podnikání a založili Intel Corporation.

Odpověď na otázku kdo vynalezl integrovaný obvod - zda Kilby, či Noyce - zůstává dodnes otevřená. Nejvyšší soud USA však přiznal ochranné právo na tento výrobek Noycemu.

 

Osobní počítač

Roku 1967 Angličan Norman Kitz realizoval svou Anitou Mark 8 první elektronický osobní počítač (PC - personal computer). Umožnila to novinka z USA z roku 1965. Fa IBM tam postavila první elektronický počítač (System 360) na bázi monolitní techniky s využitím integrovaných obvodů. Tím byla otevřena cesta ke stavbě malých výkonných počítačů. S vynálezem systému LED, tj. zobrazování čísel prostřednictvím segmentů světelných diod tu byl k dispozici i pro malé počítačky využitelný způsob "displeje", který se brzy stal běžným i u kapesních kalkulátorů.

Elektronické osobní počítače svými speciálními přednostmi výrazně překonaly do té doby obvyklé kancelářské výpočetní pomůcky, logaritmická pravítka a elektromechanické kalkulačky. První počítače tohoto druhu, jako právě Anita Mark 8, ovládaly sotva víc než čtyři základní početní operace. Záhy však přišly na trh stroje se zaprogramovanými vyššími matematickými funkcemi - odmocninami, logaritmy, goniometrickými funkcemi atd. Jejich extrémně rychlé rozšíření po celém světě umožnilo už od samého počátku jejich hromadnou výrobu, což vedlo ke snižování ceny a tím ještě mnohem víc zvyšovalo odbyt. Logaritmická pravítka a tabulky tím byly vytlačeny z mnoha oblastí.

 

Sálové počítače

Mainframe computery sice vznikly již před nějakou dobou, ale stále v praxi fungují a ještě chvíli s největší pravděpodobností fungovat budou. A co to mainframe computer vlastně je? Úplně nejobecněji lze říci, že je to asi nejvýkonnější dostupná univerzální výpočetní technika. Ovšem za kvalitu se platí a nevýhodou je, že se mnohé přednosti těchto počítačů samozřejmě velice výrazně promítají i do jejich ceny - mainframy jsou ze všech počítačových kategorií nejdražší. To se týká všech jejich složek - hardwaru, softwaru, požadavků na prostředí i nároků na jejich obsluhu. Mainframy mohou zajišťovat současnou práci stovek i tisíců uživatelů, a to prostřednictvím terminálů nebo připojení po síti. Nejčastěji se používají jako hlavní systémy pro centrální databáze ve spoustě velkých společností, a to i navzdory obecnému trendu převádět firemní databáze na minipočítače a lokální sítě na bázi PC (tzv. downsizing). Tato náhradní řešení jsou samozřejmě cenově dostupnější, ale mainframy zcela nenahradí asi nikdy. Možná jste se již někdy v počítačové terminologii setkali s pojmem "mission critical" původně používaným v kosmonautice. Znamená "životně důležitý" a objevil se právě v souvislosti se sálovými počítači, respektive s jejich databázovými aplikacemi, které jsou pro tu kterou firmu natolik důležité, že by jejich ztráta či znepřístupnění mohla způsobit i její krach.

Sálové počítače nejsou na rozdíl od většiny ostatních počítačů vestavěny do jediné skříně, ale většinou se skládají z většího počtu subsystémů, které plní různé úlohy. Tyto subsystémy (typicky se mezi ně řadí procesory, moduly RAM, komunikační systémy a diskové a páskové jednotky) bývají mezi sebou propojeny kabely vyrobenými z měděných vodičů nebo optických vláken. S počítačem samotným uživatelé komunikují prostřednictvím terminálů, případně počítačů PC terminály emulujících, připojených na řadiče terminálů. Ty jsou potom připojeny k základní jednotce. Přístup po telefonních linkách zajišťuje předřazený procesor. Síťové přípojky jsou reaizovány prostřednictvím přídavných řadičů připojených také k předřazenému procesoru. Ohromný výkon a závratnou rychlost těchto počítačů "má na svědomí" větší počet firemních procesorů, rychlé diskové jednotky a rychlé přenosové cesty mezi všemi prvky počítače. Charakteristickým znakem Tak takto vypadal sál se sálovým počítačemmainframů jsou také diskové subsystémy odolné proti poruchám, nadbytečné (redundantní) procesory a datové cesty. Vnitřní paměti bývají v převážné většině případů větší něž 256 MB, u ipiekových systémů se může jednat až o gigabajty paměti RAM. Kapacita disků se měří na stovky GB, výjimkou však nejsou ani disky o celkové kapacitě větší než tisíc GB, tedy větší než TB. Horní hranici mainframů (výkonnostní, rychlostní a samozřejmě i cenovou) tvoří tzv. superpočítače, které se většinou používají ke zcela speciálním účelům vyžadujícím miliardy výpočtů za sekundu, jakým je například předpověď počasí. Kategorie sálových počítačů existuje dokonce už tak dlouho, že mohl vzniknout celý nezávislý počítačový průmysl, který dodává "konektorově kompatibilní" jednotky, předřazené procesory a další součásti, které lze připojit k systému přes běžné adaptéry. Není výjimkou, že celková cena sálových počítačů dosáhne statisíců až milionů dolarů. Nejrozšířenější mainframy vyrábí firma IBM. Jejich škála se pohybuje od modelu 4381, který rozměrem příliš nepřevyšuje některé větší minipočítače a obslouží jen několik set uživatelů, až po řadu 390, jež zabírá celý sál a zvládá tisíce uživatelů. Dalšími výrobci mainframů jsou i společnosti Amdahl, Fujitsu a DEC. Výrobou superpočítačů se zabývají například firmy Cray a Control Data Corporation (CDC).

Operační systémy sálových počítačů jsou velice modulární, lze je tedy na principu stavebnice dále podle libosti a potřeby rozšiřovat. Subsystémy operačních systémů zajišťují přidělování času procesorů, komunikaci s diskovými a páskovými paměťmi a interakci uživatelů s centrálním počítačem. Základní vrstvy operačního systému jsou pouze části celku a jediné, co poskytují, jsou systémové služby. Další systémový software (od IBM nebo jiných nezávislých producentů) realizuje rozhraní mezi uživateli a aplikacemi na počítači. Na přístup uživatelů a bezpečnost dat dohlíží speciální bezpečnostní software. U mainframů IBM jsou používány dva víceúlohové a víceuživatelské operační systémy taktéž od IBM, a to systém VM obvykle pro nižší a střední systémy a různé verze MVS (MVS/XA, MVS/ESA) pro střední a velké systémy. Unixovské aplikace dovoluje na strojích IBM zpracovávat verze systému AIX. Co se týče DEC, pak je prvořadým operačním systémem VAX/VMS stejně jako u minipočítačů. Pro řadu 9000 lze alternativně použít i firemní variantu Unixu známou pod názvem ULTRIX.

Sálové počítače vyžadují klimatizované prostředí s konstantní teplotou a vlhkostí vzduchu, zdvojené podlahy (pod nimi vede složitá kabeláž a zároveň slouží i jako odpružení otřesů způsobených třeba procházejícím člověkem) a většinou i speciální chladicí zařízení (chladicím médiem většiny větších počítačů této kategorie není vzduch, ale voda). To je důvodem, proč se sálové počítače nazývají zrovna sálové - jsou umisťovány "na sály", tedy do zvláštních oddělených místností, případně i do samostatných budov. Mainframy se dále vyznačují extrémními nároky na technický personál. Výjimkou u velké firmy není ani celé výpočetní středisko či oddělení informačních systémů. O hladký provoz systému se stará celá "horda" lidí - systémoví programátoři, specialisté na komunikační sítě, operátoři, systémoví analytici a aplikační programátoři. Z výše uvedeného je tedy patrné, že sálové počítače by byly opravdu drahým koníčkem. Ale nezoufejte, mainframy nejsou jediným druhem počítačů, který se na zeměkouli vyskytuje.

 

 

Znaky čtvrté generace

Roku 1968 zavedením integrovaných obvodů v miniaturizovaném provedení do výpočetní a datové techniky nastoupila čtvrtá generace počítačů. Rozhodující úlohu při tomto pokroku sehrála náhrada takzvané hybridní techniky technikou monolitní. Integrované obvody (IO, anglicky IC) vyrobené hybridní technikou, ať již za použití technologie tenké či tlusté vrstvy, obsahují kromě nosné destičky a vodivých spojů vždy též odporové vrstvy a jednotlivé diskrétní prvky, plnící ve vzájemné kombinaci své individuální úkoly. Při technologii tlusté vrstvy se na keramickou destičku, sloužící jako nosič, pastami ze směsí slitin kovů nanesou za použití techniky sítotisku spoje, odpory a kondenzátory a pak se vše zapeče. Jednotlivé samostatné polovodičové prvky (diody, tranzistory) se po obvodu zapojí jako hotové (ale do kapslí neuzavřené) čipy. Naproti tomu při technologii tenké vrstvy se odpory, kondenzátory a vodivé spoje na podklad napařují. Takto získané hybridní obvody mají oproti monolitním IO tu výhodu, že se dají ekonomicky vyrábět i v malých počtech kusů a ve speciálních konfiguracích. Monolitní IO, které neobsahují žádné vsazované diskrétní prvky, se naproti tomu dají racionálně vyrábět jen ve velkých sériích, ale to zas otevírá cestu k další pronikavé miniaturizaci elektroniky. Celé složité obvody se zde dají směstnat na malou křemíkovou destičku - "čip". Čipy vnesly převrat do transportability počítačů. Práci dřívějšího velkého počítače dnes zastane kapesní kalkulačka.

 

Mikroprocesory

V roce 1971 na základě vývojových prací M. E. Hoffa z roku 1969 zavedla americká firma Texas Instruments poprvé výrobu mikroprocesorů.

Mikroprocesor je integrovaný obvod buď typu LSI , či VLSI, což znamená že v sobě spojuje funkce 5 000 až 100 000 tranzistorů. V počítači plní funkci centrální jednotky (CPU - Central Processing Unit). Tato jednotka, též nazývaná procesor, se skládá z různých registrů (akumulačních, datových, instrukčních, pořadačových a pomocných), z prvku matematických a logických operací, z řídícího prvku s registrem příkazů a řízením výstupu, jakož i z interního "databusu" (systému obvodů pro paralelní přenos příkazů). Jednotka CPU centrálně řídí výstup a koordinuje celý počítačový systém, a k tomu navíc provádí (většinou) v pořadí jednotlivé příkazy vloženého programu.

Tato funkční jednotka soustředěná do mikroprocesoru je pouze jednou částí celého mikropočítače. Pracuje ve spojení s dalšími integrovanými obvody, např. paměťmi, vstupními a výstupními jednotkami a generátory pulsů.

Na rozdíl od centrálních jednotek velkých počítačů zpracovávali mikroprocesory z počátku jen kratší binární "slova" o délce dvou, čtyř nebo osmi bitů oproti dnešním 16 a 64 bitům. Zato byla doba výpočtu zásluhou nepatrných délek dráhy elektronů v důsledku mikrominiaturizace extrémně krátká. Pro sečtení dvou čísel nebo pro cyklus napsání a přečtení potřebují mikroprocesory "cyklový" čas kolem jedné až dvou mikrosekund.

 

Disketa

Kolem roku 1983 se jako standardní periferní paměť pro osobní počítače začaly stále více používat diskety s magnetickou vrstvou (angl. floppy disk - pružný disk). Každá disketa se skládá z vlastního magnetického disku (nosiče magnetické vrstvy) a pružné nebo pevné obálky, na jejíž vnitřní straně je speciální povlak (pavučinka) pro samočištění vrstvy a zlepšení kroutícího momentu disku. Magnetické diskety mají průměr 3,5" (asi 90 mm), 5,25" (asi 130 mm) nebo 8" (asi 200 mm). Disketa má uprostřed otvor, kterým se osazuje do počítače (podobně jako gramofonová deska). V podélném radiálním řezu obálky se k magnetické vrstvě přitlačí čtecí a záznamová hlava mechanické pohonné jednotky. Může pak v koncentrických drahách zaznamenávat Schéma mechaniky a zápisu na disketua číst data, zapsaná na disketě. Doba přístupu k zápisu (tj. zpoždění) je asi 100 milisekund. Objem zaznamenaných dat je rozdílný. Diskety 5,25" mají kapacitu od 0,08 až 1,3 MB (což odpovídá asi 0,64 až 10,5 miliónům bitů), záleží na tom, s jakou hustotou budou data zaznamenána a zda se využije jen jedna nebo obě strany diskety a na jaký typ disket se budou data nahrávat. Disketa tak úspěšně nahradila dříve užívanou magnetickou pásku.

Schéma uspořádání dat na disketě

 

Osmibity

V sedmdesátých letech již byly počítače opravdu dobré - jenže taky příslušně drahé a pro běžného uživatele v podstatě nedostupné. Ale vzhledem k tomu, že vývoj procesorů naštěstí "nezamrznul", se počítače neustále zlepšovaly. A tak došlo k tomu, že někdo vymyslel osmibitový procesor (podle šířky datové sběrnice) a vše bylo najednou jinak. Osmibity ovládly osmdesátá léta.

Díky využití tohoto "laciného" procesoru v počítačích náhle poklesla jejich dosud téměř neskutečná cena na snesitelnou úroveň a netrvalo dlouho a osmibitové počítače se začaly lavinovitě šířit. Byly určeny převážně pro použití v domácnosti, ale občas byly používány i pro některé průmyslové aplikace (většinou řízení různých strojů, menší databáze a podobně). Ale opravdovým těžištěm jejich využití byly hry. Najednou se každý, pokud toho byl alespoň minimálně schopen, snažil napsat svůj vlastní program - od sečtení dvou čísel přes výpočet kvadratické rovnice až třeba po perfektní střílečku. A všichni, ať už nějakou hru napsali či nenapsali, hráli jako o život.

Jako vstupní medium se u těchto počítačů většinou používal kazetový magnetofon, později se objevila i nekonečná páska (microdrive) a ještě později také disketová jednotka o kapacitě až 360 kB. Kazetový magnetofon byl zároveň výhodou i nevýhodou - nevýhodné bylo relativně dlouhé čekání, než se nahraje hra (to byly doby - nahrání průměrné hry trvalo třeba i pět minut), nebo složité seřizování magnetofonové hlavy šroubovákem, ale výhodou oproti tomu bylo poměrně snadné kopírování. Softwarové, možná spíše herní, pirátství jen kvetlo.

V převážné většině případů byly osmibity vybaveny některou z variant jazyka BASIC. Používali ho především začátečníci (tento jazyk byl jednoduchý, avšak v mnoha variantách nedostačující a programátory učící nekvalitní praktiky - například svévolné nedodržování strukturovaného přístupu). Nebo byl používán pro nepříliš složité projekty, kde nebyly potřeba žádné jemnůstky - ty se tak řešily například volanými podprogramy ve strojovém kódu. Existovalo mnoho variant tohoto jazyka - jmenujme například BASIC-G, ten byl určen pro vytváření her a grafických aplikací, či Turbo BASIC (ataristé, vzpomínáte?).

A které počítače řadíme mezi tyhle osmibitové zázraky? Z těch neznámějších zahraničních to byl především Sinclair ZX Spectrum, který se stal opravdovou legendou - také pro něj dnes existuje údajně největší počet emulátorů, přes sedm desítek. Další značky není třeba zdlouhavě představovat - Atari, Commodore, Sord... Z naší provenience si zcela jistě vzpomenete na IQ 151 (dokonce existovala varianta s dvěmi osmipalcovými disketovými mechanikami), PMD 85 či vcelku kvalitní Didaktik Gama.

 

ATARI

Atari vyvinulo celou řadu osmibitových mašinek, a to počínaje herními konzolemi Atari 400/800. Atari 1200XL bylo první vylepšenou verzí uvedených Atari 400/800. Mělo mnohem elegantnější krabici než předchozí modely a ke standardní Atari klávesnici byly přidány čtyři programovatelné klávesy funkcí a klávesa help. K dispozici bylo 64 kB operační paměti a jeden port na cartridge a dva porty na joysticky. Disponovalo také čtyřkanálovým zvukem a vestavěnou diagnostikou. Jeho nový operační systém (XL OS) se však naneštěstí ukázal být poněkud inkompatibilní s některými cartridgemi a programy, a to včetně těch přímo od Atari. Dalšími veleúspěšnými modely byly Atari 800 XL/XE, Atari 130 XE (standardně 128 kB paměti - někteří nadšenci hovoří o rozšíření až na celé jedno mega).

 

Vývoj procesorů firmy INTEL

 

Únor 1982 Intel představuje svůj nový mikroprocesor. Nese označení 80286 a je taktován na 6 MHz. Používá 16-bitovou datovou sběrnici a 134 000 transistorů. Při uvedení do prodeje byla velkoobchodní cena 360 USD při odběru 100 kusů. Počítač osazený tímto procesorem může používat až 16 MB fyzické paměti a 1 GB virtuální paměti. Rychlost zpracování dat je 0.9 MIPS. Později byly uvedeny verze taktované na 8, 10 a 12 MHz.

 

Říjen 1985 Intel uvádí na trh 16 MHz mikroprocesor 80386DX. Procesor používá 32-bitové registry a 32-bitovou datovou sběrnici (taktéž na 16 MHz). Čip obsahuje 275 000 tranzistorů. Cena byla 299 USD. Procesor může pracovat s 4 GB fyzické paměti a 64 TB virtuální paměti.

 

Červen 1988 Intel přišel s čipem 80386SX. Jedná se o procesor 80386DX taktovaný na 16 MHz, ale s 16-bitovou datovou sběrnicí. Rychlost čipu je 2.5 MIPS. Cena je stanovena na 219 USD při odběru 100 kusů.

 

Duben 1989 Na Comdexu v Chicagu představuje Intel 25 MHz 486 mikroprocesor. Čip obsahuje instrukce 386 a 387(matematický koprocesor) a obsahuje 8 KB primární cache paměti přímo na čipu. Používá 1.2 milionů tranzistorů zpracovaných 1 mikronovou technologií. Cena je 900 USD. Rychlost 20 MIPS, rychlost sběrnice 25 MHz.

 

Březen 1993 Intel uvolnil informace o novém procesoru nazvaném Pentium. Používá 32-bitové registry s 64-bitovou (60 MHz) datovou sběrnicí a dokáže adresovat až 4GB paměti. Obsahuje 3.1 miliónu tranzistorů za použití 0.8 mikronovou BiCMOS technologií. Rychlost je 60 MHz (100 MIPS) a 66 MHz (112 MIPS). Cena 878 USD (60 MHZ) a 964 USD (66 MHz).

 

Březen 1994 Intel představil procesor IntelDX4. Jeho frekvence je 2x, 2.5x nebo 3x frekvence desky. Vyroben je 0.6 mikronovou technologií BiCMOS, to zaručuje takt až 100 MHz. Interní cache je dvojitá oproti předchozím procesorům a to 16 KB. Procesor obsahuje 1.6 miliónu tranzistorů a je napájen 3.3 volty. Kódové jméno během vývoje bylo P24P. 25/75 MHz IntelDX 319 procesor má výkon 53 MIPS a jeho cena je 475 USD při odběru 1000 kusů. Jméno Pentium bylo zvoleno proto, aby si ho Intel mohl zaregistrovat jako ochrannou známku.

 

1. prosinec 1995 V hotelu ANA v San Francisku oznamuje výrobu procesoru Pentium Pro, který pracuje na frekvencích 150, 180 a 200 MHz. Procesor používá 5.5 milionu tranzistorů. Současně s procesorem je představena i nová patice nazvaná Soket 8 pracující na 60 MHz. Výkon procesoru Pentium Pro taktovaného na 200 MHz je 440 MIPS. Cena se pohybuje od 974 USD (150 MHz) do 1682 USD (200 MHz).

 

Červen 1996 Intel uvádí na trh 200 MHz procesor Pentium. Obsahuje 3.3 miliónu tranzistorů a jeho výkon je 284 MIPS. Cena 599 USD při odběru 1000 kusů.

 

26. ledna 1998 Intel uvolnil 333 MHz Pentium II s 66 MHz sběrnicí. Je vyroben jako Single Edge Contact (kontakty procesoru jsou na jedné straně desky) pro Slot 1. Je to změna oproti předchozím procesorům, které byly vyrobeny pro patici Soket 7. Čip obsahuje 512 KB cache Level 2 pracující na 167 MHz. Kódové jméno během výroby bylo Deschutes. Cena 722 USD při odběru 1000 kusů.

 

Duben 1998 Intel představuje 350 a 400 MHZ Pentia II s 100 MHz přístupem k paměti, Čipy obsahují 7.5 miliónu tranzistorů. 400 MHz verze zvládá 832 MIPS.

 

15. Duben 1998 Intel uvádí 266 MHz Celeron s 32 KB cache level 1. Jedná se o Procesor podobný procesoru Pentium II, který nemá sekundární cache a je bez plastového ochranného pláště. Vyrábí se jen ve verzi se 128 kB L2 cache.

 

Leden 1999 Intel oznamuje nový čip. Jedná se o Pentium III. Každý procesor má své unikátní kódové číslo tzv. Intel Procesor Serial Number, které může být zjištěno pomocí Internetu.Procesory Intel PIII. nabízí novou sadu instrukcí, která obsahuje 70 nových instrukcí zahrnujících SIMD (Single Instruction Multiple Data), nové mediální instrukce a dvouprocesorovou podporu pro pracovní stanice a servery.

 

Konec roku 1999 Nna trh jsou uvedeny procesory Intel Pentium III. S podporou 133 MHz sběrnice a s novým zapouzdřením FCPGA do patice socket 370, kde je cache umístěna přímo na procesoru.

 

Ledna 2000 Vyrábí se procesor Celeron též v novém pouzdru tzv. FCPGA (Flip Chip Pin Gird Array). Základní rozdíl je v patici, pro kterou je procesor určen. Zatímco původní procesory Celeron byly vyrobeny pro socket SEC, procesory ve verzi FCPGA jsou určeny pro novou patici 370PIN Socket.

 

Březen 2000 Intel začíná vyrábět 1 GHz procesory prozatím v omezených sériích.

 

Duben 2000 Intel představuje procesor Mobil Celeron na 400, 450 a 500 MHz. Čipy obsahují 128 Kb level 2 cache a jsou určeny především do notebooků. Jejich napětí je 1.35 voltu.

 

Červenec 2000 Intel oznamuje vývoj procesoru s označením Willaamette, později pojmenovaným Pentium 4.

 

Srpen 2000 Intel potvrzuje zahájení výroby 1.13 GHz Pentium III procesorů.

 

 

Shrnutí

Generace

Rok

Konfigurace

Rychlost (operací/s)

Součástky

0.

1940

Velký počet skříní

Jednotky

Relé

1.

1950

Desítky skříní

100 - 1000

Elektronky

2.

1958

do 10 skříní

Tisíce

Tranzistory

3.

1964

do 5 skříní

Desetitisíce

Integrované obvody

3.1/2

1972

1 skříň

Statisíce

Integrované obvody (LSI)

4.

1981

1 skříň

desítky milionů

Integrované obvody (VLSI)

 

ABAKUS

- vznik asi před 5000 lety v Malé Asii

- založen na systému korálků , které na tyčkách či žlábcích kloužou nahoru a dolů

- připomíná počítadlo

LOGARITMICKÉ

PRAVÍTKO

-  objevitel John Napier 1614

-  převádí násobení a dělení na sčítání a odčítání.

 

 

- Leonardo da Vinci -  snaha vyřešit záhadu mechanické kalkulačky

- podle jeho plánků byl takový stroj sestrojen

MECHANICKÁ

KALKULAČKA

- 1623 Wilhelm Schickard

- zachovala se pouze dokumentace a náčrtky

 

- 1642 Blaise Pascal zdokonalil Ý

- rozměry 51x10x7,5

- (+,-)

- 1 exemplář se nachází v Zwingeru

 

- 1694 Gottfried Wilhelm von Leibniz zdokonalil Ý

- (+,-,*,/,-2)

ARITMOMETR

- 1820 Thomas de Colmar

- hromadně vyráběná a používaná kalkulačka

 

- 1805 vynález a 1. použití děrného štítku (Hermann Hollerith)

ANALYTICKÝ

STROJ

- 1848 Charles Babbage

- vstupní a výstupní zařízení

 

 

 

 

 

 

Počítače 1. generace (40. léta)

 

Charakteristika:

- Elektronky, strojový kód, nespolehlivost, obrovské rozměry

Příklady:

- 1938 (Německo) Z1, Z2  prototyp mechanického binárního programovatelného kalkulátoru (Konrad Zuse, Helmut Schreyer)

 

 

 

- 1943 (Harvard-USA) první široce známý programovatelný elektromechanický kalkulátor  ASCC Mark I.

- délka šestnáct metrů, váha pět tun, třičtvrtě miliónu součástek, 800 kilometrů drátových spojů

- tři až pět sekund na početní operaci

 

- 1944 Filadelfie ENIAC Eletronic Numerator, Integrator, Analyzer, and Computer

- 17 468 elektronek a kolem pěti miliónů pájených spojů, váha 30 tun, plocha 310m2

 

- 1945 John von Neumann navrhl a popsal koncepci prvního počítače s uloženým programem, který byl později postaven pod názvem EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer).

 

 

Počítače 2. generace (50. léta)

 

Charakteristika:

- cíl:zvýšení rychlosti provádění operací, zvýšení kapacity paměti a zvýšení rychlosti přenosu dat na vstupu a výstupu

-1956 tranzistory a diody v počítačích

- velikost počítačů se zmenšuje

Tranzistory pracují v samočinných počítacích jako čisté obvodové prvky stejně jako dosud používané triody a relé. Jestliže je základnové napětí na tranzistoru záporné, může základnou protékat proud. Tranzistor působí jako uzavřený spínač. Překročí-li záporné napětí určitou hodnotu, tranzistor se uzavře. Přitom jsou pro zpracování dat důležité spínací stavy 0/1.

 

- vývoj programovacích jazyků : 1957 FORTRAN

                                                      1958 ALGOL

                                                      1960 COBOL

                                                      1964 BASIC

snaha o univerzálnost

Příklady:

1955 USA první samočinný počítač na světě, který byl osazen tranzistory TRADIC. konstruktér J. H. Felker.

 

Počítače 3. generace (60. léta)

 

Charakteristika:

- 1958  integrované obvody, vznik osobních počítačů, používáním LED diod a obrazovek

Příklady:

- 1967 USA Anitou Mark 8 první elektronický osobní počítač (PC - personal computer). Logaritmická pravítka a tabulky tím byly vytlačeny z mnoha oblastí

 

 

 

 

Počítače 4. generace (70. léta - )

 

Charakteristika:

- 1971 Mikroprocesor integrovaný obvod, který je obsahuje fce 5 000 až 100 000 tranzistorů - (výkonná jednotka počítače)

Data:

- 1968 založen Intel

- 1972 první počítačová hra

- 1969 Intel 4004

- 1972 Intel 8008

- 1976 Intel 8080

- 1980 využití laseru pro ukládání dat

            první kapesní počítače

- 1983 použití diskety jako standardní paměti

80. léta osmibity ovládly svět (Sinclair ZX Spectrum, Atari, Commodore, IQ 151 PMD 85, Didaktik Gama.