História počítačov

Prehľad histórie počítačov

Ak chápeme počítač ako technickú pomôcku, ktorou počítač nesporne je musíme sa vrátiť ďaleko späť. Preto je teraz asi namieste spraviť si stručný prehľad o vývoji od dávnych dôb až po dnešok. Na samom začiatku sa pri počítaní ako pomôcka používali prsty počitajucého. Nestačilo to už starým Grékom, ktorí pre svoje výpočty vymysleli dosku s vyrytými jarčekmi, v ktorých posúvali malé kamienky. Ťažko povedať či tento abakus (z gréckeho slova abakion – doska) môžeme už považovať za prvé počítadlo, alebo len za predchodcu. Posúvajúce sa kamienky majú názov calculus (lat. slovo calculus – hladký, hlasovací a počítací kamienok, tiež kamienok na šachovnici; počítanie). Práve odtiaľto pochádza aj názov pre súčasné kalkulačky a počítanie – kalkulácie.
Vývojovo oveľa mladšou technickou pomôckou je logaritmické pravítko, ktoré však už svoju historickú úlohu splnilo a svojim nástupcom prenechalo princíp zaznamenávania čísiel s pohyblivou rádovou čiarkou, ktorý je na kalkulačkách a pri počítačovom matematickom spracovaní dát využívaný stále.

Prvý mechanický kalkulátor

Mechanický kalkulátor skonštruoval ako prvý Nemec Wilhelm Schickard začiatkom sedemnásteho storočia. Bol to stroj s kolieskami, pričom každé z nich malo desať zubov, t.j. desať rôznych polôh. Stroj ďalej obsahoval aj prenosový zúbok, ktorý potom prostredníctvom medzikolieska umožňoval pootočenie ďalšieho kolieska o jeden zub. Ide vlastne o prenos do vyššieho rádu. Žiaľ, autor a jeho stroj neprežili 30-ročnú vojnu.

Mechanický kalkulátor  Zdroj: Google

Počiatky programovacích jazykov a strojov

Za začiatok vývoja výpočtovej techniky (ide o stroje, ktoré už samé niečo počítajú) je pomerne presne určený rok 1642, keď známy francúzsky matematik Blaise Pascal zostrojil počítači stroj. Tento bol určený pre Blaisovho otca – daňového úradníka, vedel však iba sčítava, a preto nemal veľký úspech. Bol to však dôkaz, že stroj môže človeka nahradit a pomôct mu nielen pri fyzickej práci, ale i v rozumovej činnosti. Pre Pascalove zásluhy v tejto oblasti bol jeho menom nazvaný aj programovací jazyk.

Charles Babbage, Howard Aiken, John von Neumann a Goldstine

Ďalším, najmä myšlienkovým skokom vo vývoji počítačov bol návrh analytického stroja, ktorého autorom bol anglický matematik Charles Babbage v roku 1812. K dokončeniu projektu kvôli technickým problémom nedošlo. Podarilo sa to až oveľa rokov neskôr Američanovi Howardovi Aikenovi, ktorý si v roku 1939 osvojil Babbageovu myšlienku a v priebehu piatich rokov zostrojil prvý úplne automatický počítač MARK I, ktorý využíval relé (elektromagnet ovládajúci elektrický spínač) a mal tzv. vonkajšie riadenie (program výpočtu bol uložený mimo počítača). Revolučný nápad, uložiť program výpočtu do pamäti počítača (vnútorné riadenie), vznikol o rok neskôr a navrhovateľmi takéhoto typu počítača boli John von Neumann a Goldstine. Približne v rovnakom časovom období, ale nezávisle od Aikena, realizoval sériu počítačových modelov na reléovom princípe Nemec Konrad Zuse (modely Z1 až Z5). Zuseho počítače boli v činnosti aj na území bývalého Československa. Počítače s reléovými mechanizmami nazývame aj ako počítače nultej generácie. (Patril sem aj československý SAPO.)
Prvá generácia počítačov úzko súvisí s vynájdením a zavedením vákuových elektróniek v roku 1946.

Eniac

Prvý počítač tejto generácie bol americký ENIAC, ktorý mal na dnešné pomery až smiešne základné údaje (30t hmotnosť, 18 800 elektróniek, 180 kW spotreby a 5000 operácií za sekundu). Odvtedy je evidentná tendencia k zvyšovaniu výkonu za súčasného znižovania hmotností.

Eniac Zdroj: Wikipedia

 

Zrod tranzistoru

Medzníkom vo vývoji je aj rok 1948, v ktorom Bardeen, Bratain a Shockley z Bell Laboratories skonštruovali tranzistor. Zavedenie germániového tranzistora a germániovej diódy do elektrických obvodov počítačov od roku 1950 je charakteristické pre etapu druhej generácie. Nové polovodičové prvky “boli asi desaťkrát menšie a dvadsaťkrát úspornejšie ako elektrónky.
U nás sa vyrábal podľa zahraničnej licencie počítač TESLA 200. V roku 1959 bol skonštruovaný prvý integrovaný obvod, čím už dochádza k nástupu tretej generácie počítačov (od roku 1962) a pri veľkej hustote obvodov na jednom základnom prvku hovoríme o VLSI – obvodoch.
Tie sú už charakteristické pre štvrtú generáciu, ktorá je posledná s hlavným cieľom čo najrýchlejšieho spracovania informácií. Možno teda konštatovať, že rýchlosť práce počítača je väčšinou postačujúca (nie však vždy), ale väčšia dôležitosť je prenesené na kvalitu. Tým je pred nami aktuálna požiadavka na počítač – schopnosť robiť logické závery (t.j. “rozmýšľať”) a komunikovať prirodzeným ľudským jazykom. Podľa tejto už viac rokov platnej kategorizácie by sme sa v súčasnosti mali zaradiť asi tak do štvrtej generácie. Na tom, že sme dospeli až sem, má svoj značný podiel aj pokrok v oblasti procesorov.

Prvý procesor

V roku 1971 sa predstavil prvý 4-bitový procesor, avšak až vytvorenie 8-bitového procesoru INTEL 8080 bolo vstupnou bránou v rozvoji mikropočítačov. Okrem firmy Intel sa výrobou a výskumom procesorov zaoberali firmy Zilog (procesor Z BO), Motorola (procesor 6800) a ďalšie. Prvý 16-bitový mikroprocesor pochádza z roku 1976 a je to TMS 9000 od Texas Instruments.

Prvý počítač

Prvý mikropočítač bol skonštruovaný na báze stavebnice firmou HITS. Dostal pomenovanie ALTAIR 8800 a obsahoval procesor INTEL 8080A so zbernicovou architektúrou, ktorá sa stala určitou normou pre Ostatné počítače, a tým začína prvá naozajstná hardwarová a softwarová explózia (vo svete už existuje niekoľko desiatok kompatibilných počítačov). V histórii osobných počítačov je za nultý rok odborníkmi považovaný rok 1977, keď na americkej výstave “Westcoast Computer Fair“ boli vystavené dva počítače. Tie sa stali základným kameňom pre vývoj v kategórii osobných počítačov. Ich mená obleteli celý svet a snáď neexistuje človek zaujímajúci sa o počítače, ktorý by ich nepoznal. Sú to počítač PET (Personal Electronic Transactor) od firmy Commodore Business Machines a počítač APPLE od firmy Apple Computer_Company. Koncom sedemdesiatych rokov prišli z USA do veľkej Británie základné typy počítačov TANDY, COMMODORE a APPLE. Pamät bola 4 alebo 16 KB a software bol len záležitosťou programovania v jazyku BASIC systémom “urob si sám”, pripadne pre tých odvážnejších bol k dispozícii strojový kód. Veľkokapacitnou pamäťou bol domáci magnetofón a výstup na papier zabezpečovala tlačiareň maticového typu – Centronix, ktorá bola pomalá, hlučná a umožňovala písanie iba veľkých písmen. Tejto skupine 8-bitových počítačov bol priradený názov domáce počítače. Prvým skutočne spotrebiteľským počítačom bol ZX 80 skonštruovaný Angličanom Clive Sinclairom. Po vylepšení na model ZX 81 vraj jeho továreň na výrobu počítačov musela vyrobiť každých 10 sekúnd jeden kus. Najlepším a najpopulárnejším produktom sa stal ZX Spectrum, ktorému veľkú konkurenciu robil Commodore 64 (v triede domácich počítačov snáď najrozšírenejší).

Altair 8800 Zdroj: Flickr

 

Éra domácich počítačov

Ich nástupcami sa stali Commodore Amiga a Atari 1040 ST, tým však bola éra domácich počítačov dovŕšená a výrazne sa začínajú aj v domácnostiach presadzovať osobné počítače (personal computer – obr.1). Existovalo veľa ľudí – nalákaných na kúpu počítača vidiac v ňom mnohé možnosti zefektívnenia svojej práce. Väčšinou dostávali odporúčania od obchodníkov, že za 1 mesiac sa naučia dokonale programovať a teda si budú s počítačom aj rozumieť. Avšak samotné programovanie sa ukázalo byt oveľa zložitejšie a preto pri ňom zostali len tí najtrpezlivejší. Začali tvoriť programy aj pre ostatných, čo im zaberalo veľa času a mozgového potenciálu.

Vo svete túto éru, keď sa muži – počítačoví fanatici viac bavili so svojimi strojmi a softwarom ako so svojimi manželkami, nazvali obdobím “počítačových vdov”. Vďaka vytrvalosti týchto programových tvorcov) ktorí sa začali spájať do tvorivých tímov s cieľom vytvárať všeobecne použitelné a ľahko ovládateľné programové balíky, prichádzame do epochy, ked počítače môžu obsluhovať a využívať vo svoj prospech aj “obyčajní ľudia“ – neprogramátori. Je to obdobie, keď väćšine ľudí počítač začína prácu zľahčovať a nie komplikovať ako to bolo doteraz).
Pretože ide o naozajstné využívanie počítačov, títo ľudia dostali pomenovanie – používatelia (users). Vo svete začínajú byt známe a používané programové produkty ako Visi-Calc, dBase, Wordstar, Lotus 1-2-3. Možno ich používať na väčšine počítačov, najmä typu IBM a jemu porovnateľných- kompatibilných.

Operačný systém

Podobne ako všetky programy, svoj vývoj zaznamenáva i operačný systém. Z pôvodného CPM (Control program for Microcomputers – riadiaci program pre mikropočítače), sa prechádza na ďalšie operačné systémy: DOS (MS DOS, DR DOS, PP DOS), UNIX, Os/2. Po všetkých zmenách vo vývoji došlo v roku 1981 vo firme IBM (International Business Machines) pod vedením Philipa D. Estridgea k veľkej udalosti, ktorá ovplyvnila ďalší vývoj a od tohto obdobia budeme uvažovať o súčasnosti. Je to najmä preto, lebo daná počítačová trieda zostala a za posledných 13 rokov sa udialo toľko zmien, že by musel byť o tom napísaný “historický počítačový román”.

V uvedenom roku sa v IBM skonštruovala prvá verzia osobného počítača IBM PC určeného k profesionálnemu použitiu, ktorý koncepčne vychádzal z počítača Apple. Mal otvorenú zbernicovú architektúru, 16-bitový procesor Intel 8080 a celkový pamäťový priestor 1 MB. Mohol pracovať v textovom aj grafickom režime, obsahoval pamäť typu ROM s interpretom jazyka BASIC a základný vstupno-Výstupný systém BIOS. Pamäť bola doplnená o vonkajšiu čast, 5,25 palcovú mechaniku pre pružné disky s kapacitou 360 KB. V roku 1983 pri type IBM PC/XT (Extended technology) pribudol aj pevný disk a O rok po ňom IBM PC/AT (Advanced technology) s procesormi 80 286, 80 386, 80 486 a súčasným, ktorý má názov Pentium (5-ková rada).

Večný boj hardware versus software

Pretože sa ale oveľa intenzívnejšie vyvíja technické vybavenie – hard-ware (zvyšuje sa výkonnosť procesorov, PC sú rýchlejšie a majú väčšiu úložnú kapacitu médií), dospelo sa k tomu, že hardware na istý čas kvalitatívne predbehol programové vybavenie.
Tvorcovia SW však našli tú najsprávnejšiu odpoveď tým, že svetu ponúkli také produkty, ktoré boli a sú limitované technickým vybavením. Touto zdravou konkurenciou medzi HW a SW, keď “bojiskom” je vlastne celý svet, sme dospeli k dosiaľ nevídanému rozmachu počítačového odvetvia, ktoré nemá analógiu so žiadnym iným. Svetoví technickí odborníci porovnávajú vývoj počítačov snáď len s vývojom v automobilovom priemysle, avšak v pomere 1:5 (obdobie “počítačových” cca 10 rokov = približne 50 rokom vývoja v automobilizme).

Svet počítačov

Info: takto vyzeral úvodný text skrípt z roku 1995

Počítačový svet

Výpočtová technika a všetko s ňou súvisiace sa veľmi rýchlo rozvíja a každý deň sú vo svete v najlepších počítačových firmách pripravené novinky. Tie sa predstavia odbornej kritike (a tou je už takmer každý používateľ s niekoľkomesačnou praxou) a od tohto času ide daný produkt na trh a zároveň do ďalšieho vývoja, aby sa onedlho objavila nová, vylepšená verzia.

Rýchly vývoj

Toto rýchle načúvanie praxe a zaužívaná akceptácia jej požiadaviek je alfou a omegou toho, že “svet počítačov” je v súčasnosti najdynamickejšie sa rozvíjajúcim odborom a výrazne zasahuje do spôsobu života ľudí. Pomáha im v mnohých činnostiach, ale zároveň ich neustále vzdeláva. Obrazne povedané, každý z nás veľmi dobre vie, že ľubovoľná novinka dneška je zajtra bežnosťou (samozrejmostou) a nedostačujúcim resp. vylepšenia hodným artiklom v blízkej budúcnosti. Pre nás, ľudí vzdelaných v určitej oblasti (oblasť telesnej výchovy a športu) je povinnosťou vedieť využívať tieto svetom ponúkané prostriedky na skvalitnenie a uľahčenie našej práce.

Počítačový odborníci – atléti doby

Až tým sa stane z odborníka plnohodnotný odborník so špičkovým systémom svojej práce, riadenia svojho kolektívu so širokým a najnovším prehľadom informácií v danej oblasti (športe). Poznaním veľkého množstva základných údajov, potrebných informácií je tréner s najkvalitnejšími odbornými vedomosťami a poznatkami schopný analyzovať ľubovoľnú športovú situáciu a naordinovať len tie najlepšie prostriedky. K tomu, aby tréner, učiteľ, šéf športového zariadenia atď. mohol rozumieť najnovším objavom a súvislostiam vo svojom odbore, mal by byť dostatočne vzdelaný a schopný ponúkané informácie uplatňovať vo svojej činnosti. Pre lepšie využitie najnovších možností mu práve môže pomôcť predkladaný študijný text.

Počítačový jazyk

Samozrejme, tak zložitá oblasť sa nedá opísať a dokonale vysvetliť na takom malom priestore ako je náš, ale môže byt dobrým odrazovým mostíkom pre samo-štúdium. Aby sme sa pri ňom nestratili vo svete nevedomosti, prácu nám uľahčia aj naše prílohy, v ktorých sú uvedené často používané skratky a tiež slovník bežne sa vyskytujúcich anglických slov, príp. slovných spojení. Tie sa vo veľkej miere objavujú v ďalšej odporúčanej literatúre. Patria sem najmä odborno-populárne časopisy ako: PC WORLD, COMPUTER WORLD, CHIP, BAJT, PC REVUE a tiež vlastne každý manuál či referenčná príručka ku každému produktu. A pretože tých je nepreberné množstvo, odporúčame pred kúpou alebo vlastným použitím sa poradiť s odborníkmi v tejto oblasti, alebo s používateľmi daného programového a technického vybavenia, ktorí s nimi pracujú už dlhší čas.

Chip magazine   Zdroj: Flickr

 

Prvé použitie diskov (IBM XT)

Využitie diskov pri počítači

Prvé interné použitie disku v dodávaných počítačoch začalo pri zariadení IBM XT v roku 1983.
Začiatkom roku 1985 bol však PC XT ponúkaný aj bez pevného disku s názvom submodel 068 a 078.

Štandardnou výbavou PC XT bolo:

• 128 kb Ram
• 5,25″ disketová mechanika o kapacte 360 kb
• 10 MB pevný disk Seagate ST-412
• 130 W zroj

Základná doska mala:

• 8 bitové sloty pre rozšírenie
• procesor Intel 8088 s 4,77 Mhz
• 256 kb pamäť ako štandard

Operačný systém:

• PC-DOS 2.0 a jeho vyššia verzia

Grafické karty:

• v začiatkoch MDA a CGA grafické karty
• od 1984 grafické karty EGA a PGC

Pružné disky (diskety)

Pamäťové médiá na scéne

Informácie majú svoje presné miesto v pamäťových médiách, ktoré musia mať svoje jednoznačné označenie. Požívateľ najčastejšie používa na ukladanie rôznych údajov a programov pevný disk (hard disk, Winchester), ktorý je označený písmenom C. Pre lepšie logické usporiadanie sa zvyknú pevné disky rozdeliť na niekoľko častí, ktorým hovoríme logické disky. V našom prípade si rozdelíme pevný disk na tri časti, kde prvý disk bude tzv. systémový – označenie C, druhý bude obsahovať aplikačné programy – označenie D a posledný disk bude “pracovný” s označením E.

Pre uloženie, respektíve zálohovanie dát použijeme ale vonkajšie disky. Pri nich už nepoužívame programové označenie ako je uvedené hore.
Vonkajšie pamäťové média:

Obrázok 2: Typy diskiet

Pružné disky (diskety) majú označenie A a B. V prvom prípade ide zvyčajne o disketu veľkú 5,25 palca a v druhom 3,5 palca (obr.2).

Obrázok 2:
Typy diskiet veľkosť (kapacita) pamäte sa udáva v pamäťových jednotkách – bajtoch (označenie B). Za zmienku stojí aj skutočnosť, že jeden KB = 1024 B, pretože z binárneho princípu 1024 = 2¹⁰ a preto aj bežná predpona kilo vyjadrujuca presný 1600-násobok nižšej jednotky (označenie k) bude rozdielna od tzv. počítačového kila.

Polohovacie zariadenia

Nástup polohovacích zariadení

V súčasnom modernom software založenom na ovládaní pomocou grafického rozhrania už prestávame chápať obrazovku ako skupinu riadkov, ale ako jedno dialógové okno. Tým dochádza k tomu, že jediné vstupné zariadenie – klávesnica je nepostačujúce a tažkopádne. Preto ako alternatívne zariadenia na určovanie polohy ,na obrazovke a na vyberanie a potvrdzovanie požadovaných činností, sa vyvinuli zariadenia, ktoré zabezpečujú vyššiu kvalitu práce a komfort. Sú to najmä:

a) myš (Mouse – obr. 7),
b) pákový ovládač (Joystick),
c) guličkový ovládač (Trackball), .
d) Trackpoint (zlúčefiina joysticku a trackballu),
e) svetelné pero (Light Pen),
f) obrazovka citlivá na dotyk.

Obrázok 7: Rôzne typy myší

Pamäťové médiá

Rýchly prehľad pamäťových médií

V súčasnosti existuje veľké množstvo softwarov (SW), ktoré sme schopní využit. Otázka ale zostáva, kam tie všetky naše programy spolu s mnohými údajmi uložiť. Snáď najviac používanými vonkajšími pamätovými médiami sú:

a) floppy pružné disky (FD) s veľkostami 5,25 a 3,5 palca a kapacitou 1, 2 MB, resp. 1,44 MB. Je jasné, že zálohovanie na tieto bežné diskety dnes už nie je tým najvhodnejšim riešením. Potrebovali by sme ich totiž veľa. Preto sú odporúčané iné riešenia:
b) výmenne pevné disky,
c) páskové mechaniky – streamery,
d) optické diskety,
e) výmenné optické diskety,
f) floptické diskety,
g) disk CD ROM,
h) disk WQRM.
Pretože ide o pamäťové médiá súčasnosti aj budúcnosti, budeme ich charakterizovat niekoľkými vetami. Všeobecne sa disk skladá z dráh a sektorov (obr.6).

Obrázok 6: Dráhy a sektory disku

Pozitívne vlastnosti pamäťových médií

ad a) Ich výhodou je pomerne malá veľkosť a tým aj pohodlná prenositeľnost údajov a programov rôzneho druhu. Pri použití floppy diskov je prístup k informáciám niekoľko násobne dlhší ako pri pevných diskoch. Na to, aby mohli floppy disky bezchybne pracovat, je nevyhnutné dodržiavať niekoľko bezpečnostných zásad, ktoré sú častokrát uvedené na obale diskiet.
Sú to:
1. Neumiesťñovať diskety k blízkosti magnetického poľa.
2. Uschovávať v obaloch.
3. Uschovávať pri teplotách do 50 °C.
4. Nechytať diskety za magnetické časti.
5. Nelámať, prípadne nekrčiť.

ad b) Výmenné pevné disky sú rýchle a spoľahlivé zariadenia, ktorých nevýhodou zatiaľ je vyššia cena, väčšie rozmery a náchylnosť k mechanickému poškodeniu

ad c) Pásková mechanika (streamer) síce nemá iné využitie ako zálohovanie ale je spoľahlivá a veľkokapacitná.

ad d), e) Optické diskety a výmenné optické_disky majú pred sebou značnú perspektívu. Zatiaľ však nedošlo k väčšiemu rozšíreniu najmä kvôli pomerne vysokej cene.

ad f) Floptická mechanika (floptical) sa v súčasnosti s vhodným programovým vybavením používa na ukladanie informácií- podobne ako bežná floppy mechanika. Rozdiel medzi nimi je dost výrazný, pretože na 3,5 palcovú floptickú disketu sa zmestí až 21 MB údajov. Zariadenie má určitú súvislosť s floppy diskom, ale tiež aj s niečím optickým. Podarilo sa vlastne magnetický záznam prostredníctvom optickej technológie doviesť až k dokonalosti. Základným princípom floptickej diskety totiž nie je optický záznam, ale iba na optickom princípe dosiahnutá obrovská hustota stôp (1245 dpi, kým 3,5″ FD disketa má 135 dpi). Možno povedať, že funkčne ide o náhradu a vylepšenie floppy mechaniky a nie pevného disku. Floptické diskety favorizuje aj ich úplná kompatibilita s bežnými floppy disketami (v čítaní aj v zapisovaní záznamu).
Predpokladáme, že časom sa floptické diskety presadia a naozaj vymenia momentálne používané floppy, pretože už ceny médií – diskiet za rovnakú pamäťovú kapacitu sú temer rovnaké. Odlišnosť je iba v cene mechanik, kde floptická je zatiaľ niekoľko násobne drahšia.

ad g) Disk CD ROM – z technologického aspektu ide o akúsi gramoplatňu, ktorá mení jednotlivé stopy, ale informácie sú na nej špirálovite usporiadané. Z hľadiska použitia na uloženie údajov teda vlastne nejde o diskové zariadenie, ale o zariadenie s priamym prístupom ako napr. pásková jednotka. Má kapacitu niekoľko sto MB na disku (okolo 660 MB/disk). Každá jednotka CD ROM si zachováva i pôvodnú schopnosť CD – prehrávať audiodisky. Jediným rozdielom býva možnosť výstupu zvuku (obvykle cez slúchadlá) a potreba ovládania priamo z počítača. K počúvaniu hudby cez PC teda treba slúchadlá a program, ktorý bude na obrazovke počítača simulovať ovládací panel CD prehrávača (napr. známy MUSIC BOX). Disk pracuje pomalšie a hlavnou príčinou je jeho veľká kapacita. Disk CD ROM sa využíva na uchovávanie obrovského množstva údajov obsiahnutých v encyklopédiách, náučných slovníkoch, multimediálnych výučbových programoch alebo v rozsiahlych databázach (najčastejšie sa využívajú databázy obrázkov, ktoré už dostali aj svoje pomenovanie – obrazové bázy alebo skrátene obrazbázy).

ad h) disk WORM (write once read many), ako už vyplýva z anglického názvu, je schopný zapisovať dáta iba raz, zatiaľ čo načitavať z neho možno veľakrát. Hlavný rozdiel medzi diskom WORM a CD ROM diskom je ten, že na WORM si zaznamenávame údaje sami, kým disk CD ROM má zvyčajne svo-
ju kapacitu zaplnenú údajmi od výrobcu. Pretože pri tomto type disku dáta nemožno meniť, našlo sa uplatnenie najmä v súdnictve, medicíne, vojenstve, topografii (zaznamenávanie máp), architektúre, múzeách, vydavateľstvách atď. Výhodou je prenosnosť disku a veľká kapacita – až 5 GB údajov a veľmi stabilné uloženie záznamov (záruka 20 rokov), čo je dosiahnuté použitím laserovej technológie.