|
Jak to všechno začalo?Jak to všechno začalo?Za 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. 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. 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. Francouz Blaise Pascal 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. 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. 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. Člověkem, 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. 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. Pod názvem analytický stroj začal roku 1848 vznikat všeobecně použitelný počítač pracující na mechanické bázi který znamenal naprostý převrat a který předurčil základní rysy moderních výpočetních systémů.
Znaky první generace 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. 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 – např. 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.
Znaky druhé generace Samočinné počítače, které byly místo elektronek osazeny tranzistory, byly nazvány počítači druhé generace. Jejich přednostmi byly malé rozměry, nepatrné výpadky a velmi malá spotřeba proudu. To jim dopomohlo k rozhodujícímu průlomu pro využití ve vědeckém výzkumu, v průmyslu, v obchodě a v administrativě. 19. března 1955 Bell Laboratories ve Spojených státech uvedly do provozu první samočinný počítač na světě, který byl osazen tranzistory. Byl to Tradic, jehož konstruktérem byl J. H. Felker. Do té doby existující a fungující elektronkové paměti přestávaly stačit svou kapacitou. Proto byly nahrazovány magnetickými jádry, což byly malé koblížky ferritového materiálu protkané drátky. Magnetická jádra zvyšovala rychlost, spolehlivost i potenciální kapacitu paměti. Jejich cena byla nicméně nehorázně vysoká. 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. Pásky jsou 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". Dalším stupněm vývoje záznamových médií byly - 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. 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. 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. Největším přínosem této technologie byl tedy takřka náhodný přístup k datům, který měl dva závazné důsledky. Prvním byla skutečnost, že obchodní transakce mohly být prováděny na počítači okamžitě. 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.
Ačkoli byly tranzistory oproti elektronkám fantastickým skokem vpřed, stále při provozu vydávaly velké množství tepla, které často poškozovalo citlivé součástky uvnitř počítače. Nikdo z vědců proto neusnul na vavřínech a všichni dál pilně bádali a vynalézali. Výsledkem byl vynález integrovaného obvodu (IO). Použitím IO se rychlost počítačů opět zvýšila. Také rozměry se změnily - ovšem opačným směrem - již se objevují modely relativně malých osobních počítačů. Samozřejmě se nevyvíjely pouze IO, ale i ostatní součásti počítače doznaly změn. Úplně se upouští od používaní děrných štítků a postupně i od magnetických bubnů a jader. Jako hlavní externí paměť teď tedy slouží paměťové disky (samozřejmě, že ještě najdeme počítače, u kterých tomu tak není). Používáním LED diod a obrazovek se zlepšuje i výstup dat z počítače. Po vynálezu integrovaných obvodů se počítače vyvíjely po určitou dobu poněkud jednostranně - všichni se snažili, aby právě jejich počítač "byl menší a menší, až bude nejmenší na celém světě". Hlavní podíl na tomto trendu měla technologie výroby křemíkových čipů - vezmete-li kousek křemíku a laserem odříznete přebytečné části, můžete do takto získaného "polotovaru" stejným způsobem vyrýt elektrický obvod. V roce 1965 veřejnost vzala na vědomí, že elektronická výpočetní zařízení znamenala nové oblasti pro použití počítačů. V Berlíně byl do provozu uveden první evropský dopravní počítač k řízení dopravy. A u příležitosti voleb do Spolkového sněmu stanovil počítač před sčítáním hlasů prognózu výsledků. Počítače byly též nasazeny při konečném sčítání hlasů. V dopravě pak sloužily tomu, aby se ve vnitroměstském provozu užilo pokud možno co nejlépe kapacity ulic k optimalizaci dopravního toku a k minimalizaci možnosti vzniku zácpy.
Roku 1967 Angličan Norman Kitz realizoval svou Anitou Mark 8 první elektronický osobní počítač (PC - personal computer).
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. 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. 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, který v počítači plní funkci centrální jednotky (CPU - Central Processing Unit). Jednotka CPU centrálně řídí výstup a koordinuje celý počítačový systém, a k tomu navíc provádí (většinou) v pořadí jednotlivé příkazy vloženého programu. Roku 1980 uvedly na trh japonské firmy Sharp, Casio, Sanyo a Panasonic i americký podnik Tandy první kapesní počítače. Tyto příruční přístroje disponují všemi podstatnými vlastnostmi větších počítačů, jenom jejich kapacita paměti je skromnější a kapesní počítače pracují také pomaleji něž počítače velké. Tento typ počítačů má pevně naprogramované výpočetní funkce od základních matematických operací až k matematickým komplexním funkcím. 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). Roku 1987 v rámci základního výzkumného programu Německé společnosti pro výzkum, řešili vědečtí pracovníci vývoj optického počítače. Tento nový druh počítačů by mohl v blízké budoucnosti nahradit dosavadní výpočetní techniku. Základním materiálem elektroniky dnešních počítačů je křemík. Jeho elektrické vlastnosti umožňují výrobu součástek, v nichž dochází k jejich přepínání z vodivého stavu do stavu nevodivého. Z ohromného počtu takových přepínačů se pak vytvářejí logické obvody. Optoelektronika používá světelných přepínačů, které k přepínání nepoužívají toku elektronů, nýbrž toku fotonů, který je též nosičem informací. Americká firma Texas Instruments předvedla roku 1991 zařízení, jehož přičiněním se může počítačová grafika využít i na trojrozměrné zobrazení. Nejdůležitější částí přístroje je rotující šikmá skleněná deska, kterou pozorovatel v důsledku stereoskopického efektu vnímá jako plný skleněný válec. V tomto „válci" vznikají trojrozměrné obrazy tak, že laserové paprsky osvětlují shora rychlým ekliptickým pohybem příslušné body na desce. Pohyb laserového paprsku řízeného počítačem zhruba odpovídá pohybu zobrazujícího elektronového paprsku na stínidle televizní obrazovky. Při použití tří laserů současně je možné takto získat trojrozměrný obraz. |
