1. A számítógépek története

12. Mechanikus eszközök A francia forradalom alatt a konvent elrendelte olyan táblázatok készítését, amelyekben a számok logarit-musa 19, a trigonometrikus függvények logaritmusa 14 jegy pontossággal szerepel. Elkészítését Gaspard Claire Françios Marie Riché De Prony -ra (1755-1839) bízta, aki igen rövid határidejű feladatot a következő tervezéssel oldotta meg:

14. Mechanikus eszközök Hasonló alapon sikerült részben automatizálnia Charles Babbage (1792-1871) angol matematikus-nak a számolás mozzanatait. Joseph Marie Jacquard 1810-ban elkészítette a lyukkártya-vezérelt szövőgépet, amely ötletet adott Babbage-nek az elemeire bontott utasítások lyukkártyán való gépbe juttatására. Az „ A Letter to Sir H. Dawy on the application of machinery to mathematical tables ” című levelében leírja egy számológép gondolatát, amely nyomtat is. Az első gépe, a Difference-Engine .

15. Mechanikus eszközök Az újabb számológépben, az Analytical-Engine -ben 1000 tengelyen 50 helyi értékű számoknak megfelelő számke-reket szándékozott elhelyezni. A készülék bonyolultsága miatt nem készülhetett el teljes egészében, fia készítette el később a malom részt, amely a számítások elvégzésé- re szolgált. A másik fő rész, a tároló nem készült el, ide kellett volna bevinni az adatokat.

16. Mechanikus eszközök Babbage felismerte, hogy a számolási folyamatban szükséges a részeredmények tárolása. A gép mozgó kartonszalagon tárolt utasítássort tapogatókarok segítségével olvasta le, és hozta működésbe a malmot, illetve a tárolót. Az el nem készült gépre a kiemelkedő tehetségű Ada Byron (1816-1852) írt programokat, így az első programozónak őt lehet tekinteni. Ada zsenialitását mutatja, hogy ezek a programok szinte mind helyesek.

17. Mechanikus eszközök A stockholmi Georg Scheutz (1785-1873) nyomdász olvasott Babbage gépéről. Úgy gondolta, hogy ő is tud ilyet építeni, ezért Edward fiával együtt 15 éven át dolgoztak gépük létrehozásán. A teljesen más mechanizmussal elkészült gép amely az 1. számú Scheutz differenciálmotor néven vált ismertté, 1855-ben a párizsi kiállításon aranyérmet nyert.

18. Mechanikus eszközök Ez volt az első olyan számológép, amely nyomtatás-ban is kiadta az eredményt. A 2. számú differenciál-motor Bryan Donkin építette meg 1858-ban Edward Scheutz rajzai alapján, és évekig használták a Brit Általános Nyilvántartó Hivatalban az angol népességi táblázatokkal kapcsolatos számításokhoz. 1847-ben jelent meg George Boole (1815-1864) „A logika matematikai analízise” című munkája, amely a számítógép logikai tervezéséhez és programozásához nyújtott elméleti alapot a Boole-algebra alapjainak lefektetésével.

19. 0. generáció – elektromechanikus gépek A lyukkártya alkalmazásának másik úttörője Herman Hollerith (1860-1929) volt, aki John Shaw Billings adattárolási ötletét felhasználva készítette el félig automatizált adatfeldolgozó berendezését. Az Amerikai Statisztikai Hivatal alkalmazottjaként az 1890-es 10. népszámlálás közel 63 millió személyéről és 150 ezer polgári körzetéről beérkező adatainak feldolgozására rendező gépet dolgozott ki. Az első eredmény már egy hónap alatt megszületett.

20. Minden adathoz egy lyukat rendelt, így minden polgárhoz egy lyukkombiná-ciót rendelt, ezeket egy 1 dolláros méretű, összesen 204 lehetséges helyen 0. generáció – elektromechanikus gépek lyukasztható kártyán rögzítette. A kártya bekerült egy rendezőgépbe, ott elhaladt egy tűrendszer alatt, a lyukak alapján záródó tűk elektromágneseket hoztak működésbe, amelyek hatására a körlapos számlálón a mutató egy egységgel előbbre lépett.

21. A XX. Században az elektromosság terjedésével motorok kerültek a számológépekbe, a hadiipar sürgetésére elkezdték a feldolgozási sebességet növelni, a mechanikus alkatrészeket elektromos jelfogókkal (relékkel) felváltani. 1931-ben a német Hollerith Társaság egy dugaszoló tábla segítségével vezérelhető gépet hozott létre. 0. generáció – elektromechanikus gépek Hollerith ismerte fel elsőként , hogy alapvető feladat nagy mennyiségű adat kódolása a gyors feldolgozás érdekében.

22. Kozma László (1902-1983) villamosmérnök 1939-ben Antwerpenben megépített igen gyorsan működő jelfogós gépe mind a négy alapművelet elvégzésére alkalmas volt. Az első nagy sikerű relés, mechanikus rendszerű számítógépet Konrad Zuse (1910-1995) berlini mérnök alkotta meg. A csupán mechanikus Z1 , majd a relékkel ellátott Z2 után 1941-ben megépítette a Z3 -at, a világ első jól működő, programvezérlésű, kettes számrendszerben dolgozó elektromechanikus számológépet. 0. generáció – elektromechanikus gépek

23. Ebben az időben Howard Hathaway Aiken (1900-1973) a Harvard Egyetemen készített egy tökéletesebb gépet, a MARK-II központi vezérlésű, elektromechanikus analitikus számítógépet. E készülékek meglehetősen nehezen programozhatók, a növekvő igényekhez képest igen lassúak voltak a mechanikus jelfogók kapcsolási sebessége miatt. A MARK-II -nek két szám összeadásához 0,5, szorzásához 6, osztásához 15 másodperc kellett. 0. generáció – elektromechanikus gépek

25. Alan Mathison Turing (1912-1954) volt az, aki az 1930-as években elsőként megadta a program és a programozható számítógép modelljét, az ún. Turing-gépet. Ezt vizsgálva bebizonyította, hogy létezik olyan programozási feladat, amely nem oldható meg. 1. generáció – elektroncsöves gépek Gyakorlatilag ugyanezen kívánalmak-at fogalmazta meg Kalmár László (1905-1976) is.

26. A Wiener-elvek megvalósulását nagyon sürgette a II. világháború miatt rohamosan fejlődő hadiipar. A lövedékek röppályaszámítására építették meg 1943 és ’46 között az első tisztán elektronikus számítógépet. A gép neve ENIAC (Electronic Numerical Intergrator and Calculator) 1. generáció – elektroncsöves gépek

27. ENIAC: A gépben 17 468 elektroncső, 10 000 kondenzátor, 70 000 ellenállás, 4 100 relé helyezkedett el 40 szerelvényfalon. Össztérfogata 85 m 3 volt. Az elektroncsövek rövid, 2000-3000 órás élettartama miatt a gép megbízhatóan 3-5 napig működött, mialatt 150-175 kWh energiát fogyasztott. Elhelyezéséhez egy 30 m-nél hosszabb terem kellett, és 30 tonnát nyomott. 1. generáció – elektroncsöves gépek

28. ENIAC: 10-es számrendszerben számolt 10 tizedes pontossággal. Két szám összeadását vagy kivonását 0,0002, a szorzását 0,0023 másodperc alatt végezte el. Memóriájában 20 db 10 jegyű számot tárolhatott, programozását egy huzalos dugaszoló tábla tette lehetővé. A gép 1955-ig működött, akkor múzeumba került. 1. generáció – elektroncsöves gépek

29. Valójában nem is az ENIAC a legelső első generációs számítógép. Turing elvei alapján Angliában megépített titkos kódfejtő gép, a Colossus volt az első, de a háború után is katonai célokat szolgált, így sokkáig 1975-ig titokban maradt létezése. 1. generáció – elektroncsöves gépek

30. Ugyancsak híres a működését 1949-ben elkezdő EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer), amely az első belső programvezérlésű, elektronikus, univerzális számítógép. E gép elvi alapjait Neumann János (1903-1957) dolgozta ki. A mai napig is ezen 1. generáció – elektroncsöves gépek elvek alapján épülnek fel számítógépeink.

32. Az első, sorozatban gyártott számítógép az 1951-ben elkészült UNIVAC (Universal Automatic Computer) volt. A világon ekkor hat számítógép üzemelt. A programozás ekkor vagy huzalos kialakítás, vagy a gép működéséhez közel álló ún. assembly nyelven történt, amely abban tért el a gépi nyelvtől, hogy más nem számokat, hanem a funkcióra utaló betűcsoportokat használtak (mnemonik) a program leírásában. 1. generáció – elektroncsöves gépek

33. UNIVAC: 1. generáció – elektroncsöves gépek

34. Az 1948-ban feltalált tranzisztort csak 1958-ban építették be kapcsolóelemként a rövid élettartamú elektroncső helyett és ekkor alkalmazták a ferritgyűrűs tárat memóriaként. A háttértár szerepét a mágnesszalag, majd merev hordozójú mágneslemez veszi át. 2. generáció – tranzisztoros gépek

35. Megjelentek a magasabb szintű programozási nyelvek alapjai, elsőként a FORTRAN (FROmula TRANslation) 2. generáció – tranzisztoros gépek Az új elemekkel lehetőség nyílott a miniatürizálásra. Ezek a gépek az 50 000 – 100 000 művelet/másodperc sebességet értek el, térfogatuk 1 m 3 alá csökkent.

36. A 3. generációs számítógépek az 1965-ben feltalált integrált áramkörök alkalmazásával jelentek meg. Elsőként 16, majd 64 bit tárolására képes memória jelent meg, ezekben néhány ezer tranzisztornak megfelelő áramköri elem került kialakításra egyetlen lapkán. 3. generáció – integrált áramkörös gépek (IC)

37. Az ilyen elemeket tartalmazó gépek elérték az 1 millió művelet másodpercenkénti sebességet. Megjelent az IBM 360, majd 370 sorozat, amely sok tekintetben szabvány lett. 3. generáció – integrált áramkörös gépek (IC)

38. A hatvanas években kezdtek kialakulni a magas szintű programozási nyelvek. Az első szabatosan megfogalmazott , tudományos feladatra irányuló nyelv az ALGOL (ALGOrithmic Language) volt, amely a hagyományos matematikai írásmódhoz közeli programírást tett lehetővé. 3. generáció – integrált áramkörös gépek (IC)

39. 1964-ben Kemény János (1900-1988) vezetésével elkezdék a BASIC nyelv (Beginners All-purpose Symbolic Instruction Code) kifejlesztését, ami az otthoni számítógép-ek megjelenésével szerzett nagy népszerűséget. 3. generáció – integrált áramkörös gépek (IC)

40. Megjelentek a több millió áramköri elemet összezsúfolva tartalmazó 1,5 – 2 cm 2 -es félvezető lapkák (CHIP - morzsa). 3. generáció – integrált áramkörös gépek (IC)

41. A negyedig generációs számítógépeket a magasabb fokú integráltság mellett az egy szilárd testben megvalósult teljes működési egység jellemzi. A „rossz nyelvek” szerint az Intel cég által 1971-ben kifejlesztett első, Intel 4004 jelzésű mikroprocesz-szora egy nagyobb tárolókapacitású memória irányába folyó fejlesztés melléktermékeként jött létre. Ez a 4 bites processzor indította el a mai, tömeg- mértékekben gyártott számítógépek fejlesztését. 4. generáció – VLSI Very Large Scale of Integration

42. 1968-ban Nilkaus Wirth elkészített egy új, magas szintű programozási nyelv terveit, mely főleg a negyedik generációs számítógépekben aratott sikert. Ez a nyelv a Pascal nevet kapta. 1971-ben Seymour Papert a már öt éve kifejlesztett LOGO nyelvet kiegészíti a pedagógiai szempontból nagyon érdekes teknőc grafikával. 4. generáció – VLSI Very Large Scale of Integration

43. Az eljárás-orientált programozási nyelvek helyett a problémaorientált nyelvek kezdenek elterjedni. Erre egy kezdeti állapotban lévő kísérlet a Francia-országban megszületett PROLOG (PROgramming LOGic) programozási nyelv. Ezek a nyelvek jobban támogatják a Neumann-elvektől eltérő, párhuzamos vagy asszociatív működésű processzorokat. Másik elképzelhető fejlődési irány a biotechnika eredményei alapján a fehérje alapú számítógép alkatrészek megjelenése is. 5. generáció – AI MI - Mesterséges Intelligencia

44. Az első igazi áttörés a Leon O. Chua és Roska Sándor nevéhez fűződik, akik 1993-ban jelentették be egy forradalmian új számítógép feldolgozási egységnek kifejlesztését. Az elv lényege az, hogy folytonosan, analóg működő kicsi számítógépek ezreit működtetik összekapcsolva, logikai műveletekkel kombinálva, szemben az eddig elterjedt egy vagy néhány komplex, digitálisan működő processzorral. 5. generáció – AI MI - Mesterséges Intelligencia

45. A CNN (Cellular Neural Network), azaz celluláris neurális hálózat, amely szakít a hagyományos Neumann-elvvel, egy chipen belül közel tízezer kis feldolgozó egység együttes munkájával, másodper-cenként egy trillió művelet elvégzésével oldja meg a feladatokat. Az első bemutatott alkalmazása a bionikus szem, amely a képfeldolgozás és alakfelismerés területén máris óriási változásokat idézett elő. 5. generáció – AI MI - Mesterséges Intelligencia

47. És a jövő ?!