informatika története

A számítógépek A számítógépek történetetörténete

„„Informatikai skor”őInformatikai skor”őA számolást segít története gyakorlatilag egyid s az ő ő

emberiség történetével. Az sember az ujjait használta őa számoláshoz, aminek a latin neve digitus. (Innen származik az angol számjegy, a digit elnevezés is)Kés bb a számoláshoz köveket, fonalakat használtak ő

fel, az eredményt bevésték a barlang falába vagy falapokba, csontokba faragva rögzítették. A nagyobb számértékek megjelenésével kialakult az átváltásos rendszer számábrázolás, a tízes, tizenkettes, majd a űhatvanas számrendszer.

„„Informatikai skor”őInformatikai skor”őEgyik els eszközként a kb. ő

3000 éves abakusz tette lehet vé az egyszer bb ő űm veletvégzést. Hasonló űeszközt használnak még ma is a kínaiak és a japánok.

Az abakuszt némileg módosítva a XVI. Századig, mint f számolást segít eszközt ő őhasználták, egyetemen tanították a vele való szorzás és osztás m veletsorát.ű

„„Informatikai skor”őInformatikai skor”ő

A logaritmust els ként ő Simon Stevin (1548-1620) használta kamatoskamat-számításra, és elkészítette az (1+p)n értékeinek táblázatát különböz p-kre és n-őekre.

A XVII. Században a hajózási és a csillagászati térképek készítése, az ehhez szükséges számítások elvégzése hosszadalmas és ideg rl munkát ő őjelentett.

„„Informatikai skor”őInformatikai skor”őStevin munkáját alapul véve a Prágában

távcs készít ként dolgozó ő ő Jost Bürgi (1552-1632), a svájci Lichtensteigb l őszármazó órásmester készítette el az els logaritmus táblázatot 8 év alatt, őamelyet Kepler sürgetésére 1620-ban végre nyomtatásban is megjelentetett.

Bürgi 1592-ben kiadott „Arithmetika” cím űkönyvében szerepel els ként a tizedes törtek mai őírásmódja. Egy a logarléc sének tekinthet eszközt is ő őszerkesztett.

Mechanikus eszközökMechanikus eszközökWilhelm Schickard (1592-1635) thübingeni

csillagász professzor 1623-ban leírt egy olyan számológépet, amelyben egymáshoz illeszked tíz- és őegyfogú fogaskerekek vannak. Ezen, a mai fordulat-

számlálókhoz hasonló elv űgépen mind a négy alapm velet elvégezhet ű ővolt.

A gépezet magját az aritmetikai egység alkotta, amely az összeadást és a kivonást végezte.

Mechanikus eszközökMechanikus eszközökHat pár fogaskerékb l állt, amelyek hat decimális ő

pozíciónak feleltek meg. A számításokat mechanikus módon, rudak, fogaskerekek és egy automatikus átvitelképz mechanizmus ő kombinációjának haszná-

latával végezte el.Saját korában elkészült

példány nem ismert, aminek az is oka valószín leg, hogy a feltaláló űpestis áldozata lett m ve űközkincsé tétele el tt. A korabeli őleírások alapján készítettek kés bb néhány m köd modellt. ő ű ő

Mechanikus eszközökMechanikus eszközökAz els „szériában gyártott” számológépet ő

1642-1644 között Blaise Pascal (1623-1662) készítette el, összesen 7 példányban. A gép csak az összeadást és a kivonást tudta elvégezni, a szorzást és osztást nem.

Mechanikus eszközökMechanikus eszközökPascal arithmométerét 1671-ben a Lipcsében

született Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) fejlesztette tovább. Ez a gép volt az els , őamely közvetlenül végezte el az osztást és a szorzást, valamint kiegészít m velet nélkül a kivonást. Leibniz ő űjavasolta els ként a kettes számrendszer alkalmazását őe készülékekben.

Mechanikus eszközökMechanikus eszközökAz els igazán jól ő

használható számológépet egy gépészeti érdekl dés ő űlelkész, Matthieu Hahn készítette 1779-ben. Nem tudni, hogy hány Hahn-gép készült, mivel halála után két fia és sógora kb. 1820-ig folytatta a készítést.

Mechanikus eszközökMechanikus eszközök

által 1887-ben készített géphez hasonlókat még ma is gyártanak

XIX. század elejét l kezdve a megmunkálás őfejl désével, az ipari termelés kialakulásával számos őteker s számológép típus jelent meg és került ősorozatgyártásra. Az állítható fogazású számkerekekkel szerkesztett, Theophil Witgold Odhner (1845-1905)

Mechanikus eszközökMechanikus eszközökA 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 határidej feladatot a űkövetkez tervezéssel oldotta meg:ő

Mechanikus eszközökMechanikus eszközökMegbízott 5 igen képzett matematikust, hogy bontsák

fel – amennyire csak lehet – a négy alapm veletre a űszükséges számításokat. A bonyolultabb m veletek űelvégzését rábízta 8 gyakorlott számolóra, továbbá alkalmazott 80 számoló szolgát, akikkel az összeadá-sokat és a kivonásokat végeztette el. Ezzel a nagyszer tervezéssel gyakorlatilag kidolgozta ű

a számítógépes feldolgozás lépcs it: ő•a rendszerelemzést, •a feldolgozás lépéseinek megtervezését •és az aritmetikai munkát.

Mechanikus eszközökMechanikus eszközökHasonló alapon sikerült részben automatizálnia

Charles Babbage (1792-1871) angol matematikus-nak a számolás mozzanatait. Joseph Marie Jacquard 1810-ban elkészítette a

lyukkártya-vezérelt szöv gépet, amely ötletet adott őBabbage-nek az elemeire bontott utasítások lyukkártyán való gépbe juttatására. Az „A Letter to Sir H. Dawy on the application of machinery to mathematical tables” cím levelében leírja egy számológép űgondolatát, amely nyomtat is. Az els gépe, a ő Difference-Engine.

Mechanikus eszközökMechanikus eszközökAz újabb számológépben, az

Analytical-Engine-ben 1000 tengelyen 50 helyi érték űszámoknak megfelel számke-őreket szándékozott elhelyezni. A készülék bonyolultsága

miatt nem készülhetett el teljes egészében, fia készítette el kés bb a malom részt, őamely a számítások elvégzésé-re szolgált. A másik f rész, a tároló nem készült el, őide kellett volna bevinni az adatokat.

Mechanikus eszközökMechanikus eszközökBabbage felismerte, hogy a számolási folyamatban

szükséges a részeredmények tárolása. A gép mozgó kartonszalagon tárolt utasítássort tapogatókarok segítségével olvasta le, és hozta m ködésbe a malmot, űilletve a tárolót. Az el nem készült gépre a kiemelked tehetség ő ű Ada Byron (1816-1852) írt programokat, így az els programozónak t lehet ő őtekinteni. Ada zsenialitását mutatja, hogy ezek a programok

szinte mind helyesek.

Mechanikus eszközökMechanikus eszközökA stockholmi Georg Scheutz (1785-1873)

nyomdász olvasott Babbage gépér l. Úgy gondolta, őhogy is tud ilyet építeni, ezért Edward fiával együtt ő15 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.

Mechanikus eszközökMechanikus eszközökEz volt az els olyan számológép, amely nyomtatás-ő

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” cím munkája, amely a űszámítógép logikai tervezéséhez és programozásához nyújtott elméleti alapot a Boole-algebra alapjainak lefektetésével.

0. generáció – 0. generáció – elektromechanikus gépekelektromechanikus gépekA lyukkártya alkalmazásának másik úttör je ő

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 személyér l és 150 ezer polgári körzetér l ő őbeérkez adatainak feldolgozására rendez gépet ő ődolgozott ki. Az els eredmény már egy hónap alatt őmegszületett.

Minden adathoz egy lyukat rendelt, így minden polgárhoz egy lyukkombiná-ciót rendelt, ezeket egy 1 dolláros méret , összesen ű204 lehetséges helyen

0. generáció – 0. generáció – elektromechanikus gépekelektromechanikus gépek

lyukasztható kártyán rögzítette. A kártya bekerült egy rendez gépbe, ott elhaladt egy t rendszer alatt, a ő űlyukak alapján záródó t k elektromágneseket hoztak űm ködésbe, amelyek hatására a körlapos számlálón a űmutató egy egységgel el bbre lépett.ő

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 vezérelhet őgépet hozott létre.


Hollerith ismerte fel els ként , hogy alapvet ő őfeladat nagy mennyiség űadat kódolása a gyors feldolgozás érdekében.

Kozma László (1902-1983) villamosmérnök 1939-ben Antwerpenben megépített igen gyorsan m köd ű őjelfogós gépe mind a négy alapm velet elvégzésére űalkalmas volt.Az els nagy siker relés, mechanikus rendszer ő ű ű

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 els jól m köd , programvezérlés , kettes ő ű ő űszámrendszerben dolgozó elektromechanikus számológépet.


Ebben az id ben ő Howard Hathaway Aiken (1900-1973) a Harvard Egyetemen készített egy tökéletesebb gépet, a MARK-II központi vezérlés , űelektromechanikus analitikus számítógépet. E készülékek meglehet sen nehezen programozhatók, a őnövekv igényekhez képest igen lassúak voltak a őmechanikus jelfogók kapcsolási sebessége miatt. A MARK-II-nek két szám összeadásához 0,5,

szorzásához 6, osztásához 15 másodperc kellett.


Norbert Wiener (1894-1964) amerikai matematikus 1940-ben a korszer számítógépek űszámára a következ kívánalmakat szabta meg:ő

1. generáció – 1. generáció – elektroncsöves gépekelektroncsöves gépek

1. A számítógép aritmetikai egysége numerikus legyen.

2. A mechanikus és elektromos kapcsolókat fel kell váltani elektroncsövekkel.

3. Az összeadás és a szorzás elvégzésére a 2-es számrendszert kell alkalmazni.

4. A m veletsort a gép emberi beavatkozás űnélkül, automatikusan hajtsa végre, a közbens logikai döntéseket is önállóan őhozva.

5. Legyen lehet sége az adatok tárolásra, őkönny el hívására és törlésére.ű ő

Alan Mathison Turing (1912-1954) volt az, aki az 1930-as években els ként őmegadta 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 – 1. generáció – elektroncsöves gépekelektroncsöves gépekGyakorlatilag ugyanezen kívánalmak-at

fogalmazta meg Kalmár László (1905-1976) is.

A Wiener-elvek megvalósulását nagyon sürgette a II. világháború miatt rohamosan fejl d ő őhadiipar. A lövedékek röppályaszámítására építették meg 1943 és ’46 között az els tisztán őelektronikus számítógépet. A gép neve ENIAC (Electronic Numerical Intergrator and Calculator)


ENIAC:A gépben 17 468 elektroncs , 10 000 kondenzátor, ő70 000 ellenállás, 4 100 relé helyezkedett el 40 szerelvényfalon. Össztérfogata 85 m3 volt. Az elektroncsövek rövid, 2000-3000 órás élettartama miatt a gép megbízhatóan 3-5 napig m ködött, mialatt 150-175 kWh energiát űfogyasztott. Elhelyezéséhez egy 30 m-nél hosszabb terem kellett, és 30 tonnát nyomott.


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 jegy számot tárolhatott, űprogramozását egy huzalos dugaszoló tábla tette lehet vé.ő

A gép 1955-ig m ködött, akkor múzeumba került.ű


Valójában nem is az ENIAC a legels els ő őgenerációs számítógép. Turing elvei alapján Angliában megépített titkos kódfejt gép, a ő Colossus volt az els , de a háború után is katonai célokat szolgált, így ősokkáig 1975-ig titokban maradt létezése.


Ugyancsak híres a m ködését 1949-ben elkezd ű őEDVAC (Electronic Discrete Variable Computer), amely az els bels programvezérlés , elektronikus, ő ő űuniverzális számítógép. E gép elvi alapjait Neumann János (1903-1957) dolgozta ki. A mai napig is ezen


elvek alapján épülnek fel számítógépeink.

Neumann 1946-ban írta le az ENIAC építési tapasztalata alapján elveit:

2.A számítógép legyen teljesen elektronikus, külön vezérl és végrehajtó egységgel rendelkezzen;ő

3.A számítógép kettes számrendszert használjon;4.A számítógép legyen soros utasítás végrehajtású;5.Az adatok és a programok ugyanabban a bels ő

tárban, a memóriában legyenek;6.A számítógép legyen univerzális Turing-gép.


Az igazi újdonság a tárolt program volt, de Neumann-tól származik az el jeljelölés és a lebeg pontos ő őírásmód is.

Az els , sorozatban gyártott számítógép az 1951-ben őelkészült UNIVAC (Universal Automatic Computer) volt. A világon ekkor hat számítógép üzemelt. A programozás ekkor vagy huzalos kialakítás, vagy a gép m ködéséhez közel álló ún. assembly nyelven történt, űamely abban tért el a gépi nyelvt l, hogy más nem őszámokat, hanem a funkcióra utaló bet csoportokat űhasználtak (mnemonik) a program leírásában.


UNIVAC:


Az 1948-ban feltalált tranzisztort csak 1958-ban építették be kapcsolóelemként a rövid élettartamú elektroncs helyett és ekkor őalkalmazták a ferritgy r s tárat ű űmemóriaként. A háttértár szerepét a mágnesszalag, majd merev hordozójú mágneslemez veszi át.

2. generáció – 2. generáció – tranzisztoros gépektranzisztoros gépek

Megjelentek a magasabb szint programozási nyelvek űalapjai, els ként a ő FORTRAN (FROmula TRANslation)

2. generáció – 2. generáció – tranzisztoros gépektranzisztoros gépek

Az új elemekkel lehet ség nyílott a miniatürizálásra. őEzek a gépek az 50 000 – 100 000 m velet/másodperc űsebességet értek el, térfogatuk 1 m3 alá csökkent.

A 3. generációs számítógépek az 1965-ben feltalált integrált áramkörök alkalmazásával jelentek meg. Els ként 16, majd 64 bit tárolására képes memória őjelent meg, ezekben néhány ezer tranzisztornak megfelel áramköri elem került kialakításra egyetlen őlapkán.

3. generáció – 3. generáció – integrált integrált áramkörös gépek (IC)áramkörös gépek (IC)

Az ilyen elemeket tartalmazó gépek elérték az 1 millió m velet másodpercenkénti sebességet. űMegjelent az IBM 360, majd 370 sorozat, amely sok tekintetben szabvány lett.


A hatvanas években kezdtek kialakulni a magas szint űprogramozási nyelvek. Az els szabatosan őmegfogalmazott , tudományos feladatra irányuló nyelv az ALGOL (ALGOrithmic Language) volt, amely a hagyományos matematikai írásmódhoz közeli programírást tett lehet vé.ő


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 népszer séget.ű


Megjelentek a több millió áramköri elemet összezsúfolva tartalmazó 1,5 – 2 cm2-es félvezet őlapkák (CHIP - morzsa).


A negyedig generációs számítógépeket a magasabb fokú integráltság mellett az egy szilárd testben megvalósult teljes m ködési egység jellemzi. A ű„rossz nyelvek” szerint az Intel cég által 1971-ben kifejlesztett els , ő Intel 4004 jelzés űmikroprocesz-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 – 4. generáció – VLSIVLSIVery Large Scale of IntegrationVery Large Scale of Integration

1968-ban Nilkaus Wirth elkészített egy új, magas szint programozási nyelv terveit, mely f leg ű őa 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 tekn c grafikával.ő

4. generáció – 4. generáció – VLSIVLSIVery Large Scale of IntegrationVery Large Scale of Integration

Az eljárás-orientált programozási nyelvek helyett a problémaorientált nyelvek kezdenek elterjedni. Erre egy kezdeti állapotban lév kísérlet a Francia-őországban megszületett PROLOG (PROgramming LOGic) programozási nyelv. Ezek a nyelvek jobban támogatják a Neumann-elvekt l eltér , párhuzamos ő ővagy asszociatív m ködés processzorokat. Másik ű űelképzelhet fejl dési irány a biotechnika ő őeredményei alapján a fehérje alapú számítógép alkatrészek megjelenése is.

5. generáció – 5. generáció – AIAIMI - MI - Mesterséges IntelligenciaMesterséges Intelligencia

Az els igazi áttörés a ő Leon O. Chua és Roska Sándor nevéhez f z dik, akik 1993-ban ű őjelentették be egy forradalmian új számítógép feldolgozási egységnek kifejlesztését. Az elv lényege az, hogy folytonosan, analóg m köd kicsi ű őszámítógépek ezreit m ködtetik összekapcsolva, űlogikai m veletekkel kombinálva, szemben az eddig űelterjedt egy vagy néhány komplex, digitálisan m köd processzorral.ű ő


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 m velet elvégzésével oldja meg a űfeladatokat. Az els bemutatott alkalmazása a őbionikus szem, amely a képfeldolgozás és alakfelismerés területén máris óriási változásokat idézett el .ő


Az 5. generáció gondolatát eredetileg a japánok vetették fel1984-ben. Ekkor a következ őfeladatokat szerették volna megoldani:


1. Döntéstámogató rendszer

2. Irodai automatizálás

3. Beszédért írógépő

4. Automatizált adatbázis kezelés

5. Automatikus fordítás

6. Személyi szuperszámítógép

7. Számítógéppel segített oktatás

8. Japán nyelv írógépű

1. Szakért i rendszerekő

2. Orvosi diagnosztikai rendszer

3. CAM + robotika

4. VLSI + CAD

5. Automatikus programgenerálás

6. Gyors következtet gépő

7. „Tudás-mérnökség”

És a jöv ?!őÉs a jöv ?!ő

informatika története

Education