google.com, pub-5333805121326903, DIRECT, f08c47fec0942fa0

2013. január 21., hétfő

Az elektronikus számítógépek fejlődése napjainkig


Az elektronikus számítógépek fejlődése napjainkig

Az emberek ősidők óta törekednek arra, hogy olyan eszközöket állítsanak elő, melyek könnyebbé teszik a számolást, ilyen pl.: kavicsok, fadarabok, zsinórokra kötött csomók, fák, földre vésett jelek voltak. Legjelentősebb lépés a számok fogalmának kialakulásában a helyiérték fogalma volt. Valószínűleg a kavicsokkal való számolásból fejlődött ki az első számológép az abakusz. (Mezopotámia)

Egyiptom: 10-es számrendszer, törtek ismerete, szorzás és osztás duplikáció segítségével,
Babilon: 60-as számrendszer, helyiérték bevezetése, nádpálcával agyagtáblára írtak majd kiégették. Nincs 0!
Róma: 10-es számrendszer, római számok, tiltják az arab számok használatát,
Alfabetikus számírás: betűkhöz számokat rendeltek 1-9, 10, 20… grúzok, etiópok, zsidók, ókori görögök, szlávok
Hinduk: 10-es számrendszer, helyiérték használata, 0 megjelenése és használata, negatív számok ismerete és használata, műveleti szabályok, műveleti jelek és zárójelek bevezetése
Arabok: a közvetítők Európa felé. Algebra és szinusztáblázat
Európa: rovásfa használata, adózás vezetésére.
Fibonacci – arab számolás ismertetője. 1299-ben megtiltják Firenzében az arab számmal való számolást. 1424 az első érme arab számozással Svájcból. Törtekkel való műveletvégzés, tizedesvessző – Kepler, tizedespont – Napier.
Magyarok: először 6-os, majd 7-es számrendszer használatára vannak utaló jelek, de az ezredforduló környékén már 10-es számrendszer használata. Rovásírás, 1407 első arab számos emlékünk!

Napier – logaritmus felfedezője és kidolgozója.
Qughtred – logarléc 1621
Willhelm Sichkard – első számolásra alkalmas gép 1623. fogaskerekek és fogaslécek segítaségével képes volt szorozni, osztani, összeadni és kivonni. 1950es években szerzett róla tudomást a világ
Pascal – gépe összeadni és kivonni tudott és kezelte a helyiértékeket. 1642
Leibniz fogaskerekes számológépe: osztani, szorozni is képes volt ismételt összeadások és kivonások segítségével. 1673

Jacquard – szövőgépe, vezérlési modulok használata 1805 – lyukkártyás vezérlés

Babbage: 1822 – számológép modell, speciális célú, mechanikus működésű digitális számítógépe.
-          Differenciálgép: logaritmus táblázat, négyzetek, harmadik hatvány… ~17470 font
-          analitikus gép: adatbevitel és eredmény kivitel, számolómű, részeredmény tároló, lyukkártya. A tárolómű 200 részeredmény tárolására lett volna alkalmas, 1000 db, egyenként 50 fogaskerekes oszloppal. Nagyságát focipálya méretűre becsülték, és 5 gőzgép energiájára lett volna szükség a működtetéséhez. Bináris formában számtárolás.
Külső programozás elve: bemeneti egységek segítségével lehetett betáplálni a számokat és a vezérlő utasításokat (később ezt az elvet elvetették)
Számítási műveleteket egy külön aritmetikai egység végezte. (processzor aritmetikai egysége)
Külön egység gondoskodott a számolási műveletek megfelelő sorrendben való elvégzéséről (vezérlő egység)
A művelet közben az átmeneti eredményeket egy belső tároló raktározta el. (operatív memória)
Az eredmények megjelenítésére egy digitális, azaz számjegyeket használó egység szolgált.
Hollerith: 1890es USA népszámlálása, 55 millió ember adatait feldolgozza 4 hét alatt!
            1880-as számlálás, 500 ember, 36 szempont szerint 7 évig végzi
            1896. Tabulating Machine Company – 1924-től IBM
            Statisztikai adatok tárolása lyukkártyán
Az első elektromechanikus számítógépek csak a XX. Sz. közepe felé jelentek meg, a hadiipar titkos kutatásai miatt, így a kutatók nem tudtak együttműködni

Zuse Konrad: (Z1) működő számítógép tervezése és elkészítése. 1936 – bináris számrendszert használata! Relék és kódlyukakkal lyukasztott film használata (Németo.) Adatbevitel billentyűzettel, kivitel világító táblával történt. Számolómű és tároló telefonból készült, 16 adat tárolására volt alkalmas. Zuse KG – később Fujitsu átvette!
Z3: 1600 mechanikus relé, 64 szám tárolása. 1943

Aiken (USA): 1943 Mark1 modern technika felhasználásával Babbage gépének modern változata! Alkotóelemei elektromágneses relék. 3304 kapcsoló, 760 000 alkatrész, 800 km huzal. 15 m hosszú, 2,4m magas, 10-es számrendszer, 72db 23 jegyű szám tárol.
I. Generáció – elektroncsöves számítógépek
Colossus: II. VH anglia: számítógépcsalád a német rejtjelek megfejtésére.
ENIAC (Electronical Numerical Integrator and Computer): 1946 Pensylvaniai egyetemen mutatják be, john Mauchly és Presper Eckert. Elektroncsöves külső vezérlésű brendezés!
-          hatalmas méret: 17.468 db elektroncső, 450m2 területet foglalt el. Tömege 30 tonna, megépítése 10 millió dollár.
-          Nagy fogyasztás: több mint 100kW energia, egyesek szerint több mint 800kW
-          Bizonytalan működés
-          Tárolókapacitása kb 1kb
-          Sebessége: néhány ezer művelet / másodperc
-          Háttértár: mágnesszalag vagy mágnesdob
-          Adatbevitel: lyukszalag vagy lyukkártya
-          Adatkivitel: lyukkártya, nyomtatott lista
-          Kapcsolók által beállított vezérlés

Edvac: 1946-ban kezdik el az építését, Neumann János is csatlakozik a fejlesztőkhöz.
Neumann elv:
-          a programot ne külső, információhordozón, hanem magában a gépben, annak központi tárolójában helyezzék el.
-          - a számítógép legyen teljesen elektronikus
-          Az információtárolás és a feldolgozás a bináris számrendszeren alapuljon
-          Az adatfeldolgozás teljes egészében a gépben menjen végbe, azaz a program is tárolt legyen
A program és az adatok memóriában tárolta, bitenkénti adatfeldolgozás, végrehajtáshoz a programot be kellett táplálni a memóriába. Adatbevitel írógéphez hasonló eszközt használtak, kivitelre pedig nyomtatót.
A tárolt program előnyei: a tárolt program bármely része gyorsan hozzáférhető a vezérlőegység számára, , nem hátráltatja a gép működését a programváltás, így megnövekedik az adatfeldolgozás sebessége. A lefutott program újra felhasználhatóvá válik, be lehet építeni a programba feltételektől függő elágazásokat is.

II. Generáció – Tranzisztorok megjelenése
A tranzisztort William Shockley találta fel 1947-ben a Bell laboratóriumban. 1948-ban hozták nyilvánosságra, de tömeggyártása csak 1950-es évek végén kezdődött meg.
Fő alkotórészek: tranzisztorokból felépülő logikai áramkörök.
-          óriási méretcsökkenés: kisebb alkatrészek, kisebb hézagok az alkatrészek között
-          csökkent a fogyasztás
-          megbízhatóbbak voltak, mint az elektroncsövek
-          megsokszorozódott a műveletek sebessége: 1 millió művelet / másodperc
-          adatbevitel lyukkártya vagy mágnesszalag
-          adatkivitel: lyukkártya vagy nyomtatott lista
-          háttértár: mágnesszalag az általános, megjelenik a mágneslemez
-          mérete: wc
-          lyukkártyás vezérlés
IBM 1400-as sorozat, több 17000 db-ot adtak el belőle. Egyre több cég foglalkozik számítógép gyártással.
I. teljesen tranzisztoros számítógép 1953 MIT (massachusettes Institute of Technology)
Fortran programnyelv megjelenése, később az Algol első változata is. Megjelentek az első valós idejű operációs rendzserek első példányai is, American Airlines 1964-ben kezdett valós idejű helyfoglalási rendszert használni.
III. Generáció – integrált áramkörök (1965-72)
Félvezető lapkába, négyzetcentriméterenként több ezer áramköri elemet elhelyező IC technika tovább csökkentette a méreteket és növelte a műveleti sebességet.
1958-ban fedezte fel Jack S. Kilby (Texas Instruments) és Robert Noyce (Fairchhild Semiconductor). Tömegtermelése 1962-ben indult meg, az első IC-s számítógépek pedig 1964-ben kerültek kereskedelmi forgalomba.
- gépek sebessége: 15 millió művelet / másodperc
Megjelenik a bájt – szervezés és az input-output processzor is. A számítógépek több tevékenységet tudnak párhuzamosan végezni. Előrelépések a távadat átvitelben is.
-          csökken a számítógépek ára, mérete és meghibásodási gyakorisága
1970-re több mint 100 000 db nagyszámítógépet és kb ugyanennyi miniszámítógépet  értékesítettek. Elterjedt programozási nyelv: Pascal és a C.
- háttértár: mágneslemez vagy mágnesszalag
Adatbevitel: billentyűzetről mágneslemezre vagy mágnesszalagra
Adatkivitel: nyomtatott lista vagy képernyő
-          méret: asztal (minigép)
-          szoftver: operációs rendszer, újabb magas szintű nyelvek,
IV. Generáció – mikroprocesszorok 1985-ig
Mikroprocesszor: egyetlen félvezető elemben kialakított teljes CPU (Central Processing Unit – Központi vezérlőegység), egyetlen integrált áramkörös tokban helyezkedik el.
1971. Intel jelentette be a mikroprocesszor megalkotását, de csak 1972-ben dobják piacra a 8008-at, ’74-ben pedig a 8080-at. 1979-re elkészül a 8086 és a 8088, melyet ’81-ben dobnak piacra, mely az IBM PC-k központi egysége lett. A mikroprocesszorok megjelenése tette lehetővé, hogy a számítógépek a mindennapi életbe is belépjenek.
- olcsó
- kicsi méret: szinte minden területen használják őket.
- háttértár: mágneslemez, floppy
Adatbevitel: billentyűzetről a memóriába, egér, szkenner, optikai karakterfelismerés
Adatkivitel: képernyő, hangszóró, nyomtatott lista
Méret: chip – írógép (mikroszámítógép
Szoftver: táblázatkezelők, adatbáziskezelők, PC-s csomagok
PC – Personal Computer (személyi számítógép):

IBM PC-k valamint a velük kompatibilis gépek foglalják el a piac vezető szerepét.
IBM PC XT – 80286, később a továbbfejlesztett IBM PC AT, majd az újabb és újabb változataik: 80386, 80486, pentium. Az ilyen változaton belül több altípus is létezik az adattovábbítás megoldása szerint, a vezérlő órajel nagysága szerint.

V. Generáció
Évről évre nő a processzorok integráltsága, egyre több tranzisztor kerül rá egy chipre, ma ez már 100 milliós nagyságrendű. Nő a párhuzamos programozás jelentősége, tudásalapú intelligens rendszerek fejlesztése, szakértői rendszerek fejlesztése, sokféle magas szintű programozási nyelv, fejlesztői környezet használatos, programgenerátorok hatékony fejlesztés.
Moore törvény – fejlődés üteme
18 havonta megkétszereződik a mikroprocesszorok teljesítménye változatlan ár mellett, a merevlemezek és memóriák kapacitása is hasonló progresszivitással fejlődik.
- nagy hálózatok alakulnak ki – internet
- erősen terjed a multi és hipermédia
Robbanásszerűen szaporodnak a személyi számítógépek, általánossá válnak a grafikus operációs rendszerek
Kialakul és általánosan használttá válik egy számítógépes vizuális- manuális jelrendszer, az alkalmazói nyelv a számítógépes írni olvasni tudás alapja
Általánossá válik a mobilkommunikáció és a hálózatiság

0 megjegyzés:

Megjegyzés küldése