- Izobraževalni portal iz zdravstvene nege za vse dijake srednjih zdravstvenih šol http://srednja.zdravstvena.info - http://srednja.zdravstvena.info -

Razvoj računalništva skozi zgodovino

 

Seminarska naloga

 

 

 

RAZVOJ RAČUNALNIŠTVA SKOZI ZGODOVINO

 

 

 

 

 

     Marec 2012

 

KAZALO GRADIVA:

1. UVOD

2. JEDRO

2.1  Obdobje prvih začetkov razvoja računalništva:

2.2 Abacus

2.3  Antikiterski  mehanizem

2.4  LOGORITEMSKO RAČUNALO

2.5  Pascaline.

2.6  LEIBNITZOVO RAČUNALO

2.7  Obdobje razvoja mehanskih naprav.

2.8  Diferenčni in analitični stroj:

2.9 Naprava za štetje prebivalstva

2.10 Obdobje razvoja elektromehanskih naprav

2.10.1  Računalniki Z1,Z2,Z3,Z4

2.10.12  MARK1 in MARK2

2.11  Obdobje elektronskih računalnikov

2.11.1 ENIAC

2.11.2  IAS

2.11.3  UNIVAC I

2.11.4  RAČUNALNIK 701 EDPM

2.11.5  HEATKIT EC-1

2.12 Rojstvo hišnega in osebnega računalnika

2.12.1  ALTAIR 8800

2.12.2  IBM 5100

2.12.3  APPLE I

2.12.4 APPLE II

2.12.5  COMMODORE PET

2.12.6  COMMODORE 64

2.12.7  IBM 5150

2.13 Generacija računalnikov

3. ZAKLJUČEK

4. VIRI:

1.    UVOD

V seminarski nalogi sem opisal razvoj računalništva, ki sega v obdobje, ko je človek začel šteti do več kot 3, pa do razvoja današnje tehnologije. Le – ta se je hitro razvijala. Največ gradiva oz. podatkov sem pridobil na internetnih straneh ter v literaturi, ki mi je na voljo pri predmetu informatika. Moje raziskovanje po literaturi je bilo precej obsežno in zahtevno, saj začetki segajo daleč v zgodovino.

2.   JEDRO

Računalništvo je veda o delovanju računalnikovi n njegovi uporabi, kar vključuje tudi strojno in programsko opremo. V nalogi sem predstavil razvoj računalništva po obdobjih:

– obdobje prvih začetkov razvoja računalništva

– obdobje razvoja mehanskih naprav

– obdobje razvoja elektromehanskih naprav

– obdobje elektronskih računalnikov

2.1   Obdobje prvih začetkov razvoja računalništva:

Ko je človek začel šteti, ko si je števila predstavljal s prsti na rokah, kamni, školjkami ali narisanimi znaki, najdemo tudi prve pripomočke za računanje. Za prve začetke je najbolj pomembno računalo abakus, ki sodi v obdobje pred našim štetjem.  Wilhelm Schickard, Blaise Pascal in Gottfried Wilhelm Leibnitz so naredili prve stroje za obdelavo števil. Vsi  so vsi delovali na osnovi zobatih koles in so opravljali različne računske operacije.

2.2  Abacus

Je najverjetneje prvo enostavno  mehansko računalo, ki so ga po vsej verjetnosti iznašli Babilonci okrog leta 2200 pr. n. št. Z kroglicami je bilo možno le seštevati in odštevati.

2.3  Antikiterski  mehanizem

Naredili so ga stari Grki med letoma 150 in 100 pr. n. št.. Za svoj čas je bil zelo zahteven mehanizem. Mehanizem je bil  odkrit na grškem otoku Antikitera. V globini 42 metrov je grški potapljač  odkril razvaline antične ladje. Arheolog je odkril, da je med razvalinami mehanizem. Naprava je presenetljivo tanka, visoka je 33cm, široka cm in dolga 9 cm. Mehanizem je narejen iz brona in pritrjen v lesen okvir. Vanj je bilo vklesano besedilo dolgo približno 2000 črk, in vse so že dešifrirane. Rekunstrukcija mehanizma je razstavljena v zbirki bronastih predmetov v grškem narodnem arheološkem muzeju v Atenah.

2.4  LOGARITEMSKO RAČUNALO

Je preprost analogni računalnik ki se je pojavil med letoma 1620 in 1630 (kmalu za tem ko je bilo objavljeno delo o logaritmih). Podoben je ravnilu,  uporabljalo pa se ga je do leta 1970, ko so ga zamenjala elektronska računala. Z njim se je dalo seštevati, odštevati, množiti in deliti.

2.5  Pascaline

Je računalo, ki ga je leta 1642 izdelal Blaise Pascal, da bi pomagal očetu, ki je bil izterjevalec davkov. Deloval je na principu zobatih koles, ki je pri seštevku nad 9 znal izvesti prenos na naslednjo mesto, vendar je naprava znala samo seštevati in odštevati.

Stroj je imel dve skupini s šestimi zobatimi kolesi. Eden je služil kot akumulator, drugi pa za vnašanje šestmestnega števila, ki ga je uporabnik želel odšteti ali prišteti od tistega v akumulatorju. Pascaline je bil pripomoček za seštevanje, odštevanje, množenje in deljenje. Velja za prvo prodajano računalo.

2.6  LEIBNITZOVO RAČUNALO

Nemec Gottfried Wilhelm Leibnitz  je leta 1673 iznašel strojček, ki  je bil sodobnejši od Pascalovega računala. Tudi njegov strojček je uporabljal tehnologijo zobatih koles. Obvladal je štiri osnovne računske operacije in koreniti.

2.7  Obdobje razvoja mehanskih naprav

V temu obdobju  sta bila pomembna Charles Babbage in Herman Hollerith. Babbage je  izdelal diferenčni in analitični stroj.  Hollerith pa je izumitelj stroja, ki so ga uporabljali za popis prebivalstva v Ameriki leta 1890. Oba stroja sta bila povsem mehanska brez kakršnega koli vpliva elektrike ali druge sile. Sestavljena sta bila predvsem iz močnega lesenega ogrodja z dodatki kovin, zobatih koles in podobnih številčnih koles, ki so prikazovali rezultate.

 

 2.8  Diferenčni in analitični stroj:

Ena najbolj izstopajočih oseb v zgodovini izumiteljev strojev za računanje je Anglež Charles Babbage. Le ta je okoli leta 1822 razvil povsem novo zamisel za napravo, ki je pomenila povsem novo zamisel za napravo, ki je bila prava revolucija v razvoju računalništva. Žal pa je bila izvedba mehanska in s tem počasna in nezanesljiva. Stroj je bil (v načrtih) sestavljen iz dveh delov in sicer iz pomnilnika (1000 števil s 50 števili) in mlinčka, ki je izvajal računske operacije. Luknjane kartice se uporabljajo kot vhodna -izhodna naprava. Stroj za računanje  žal ni bil zaradi pomanjkanja denarja izdelan. Le tega so po njegovih načrtih izdelali leta l991 in je še vedno razstavljen v londonskem Science Museum. Težak je skoraj 3 tone in deluje brezhibno.                   

 

2.9 Naprava za štetje prebivalstva

Osnovna obdelava podatkov ljudskega štetja, ki so ga leta 1880 izvedli v ZDA, je trajala 7 let in pol. Herman Hollerith je zato predlagal, da bi za obdelavo naslednjega štetja uporabili njegove tabulatorje. Tabulator je bil pripomoček za računanje, ki je bil zgrajen iz mehanskih elementov, poganjala pa ga je elektrika. Zato je bilo računanje z njim zelo hitro. Podjetje, ki ga je ustanovil Hollerith, je z leti preraslo v IBM , še danes enega izmed vodilnih podjetij na področju računalništva.

2.10 Obdobje razvoja elektromehanskih naprav

2.10.1  Računalniki Z1,Z2,Z3,Z4

Leta 1934 je Nemec Konrad Zuse zasnoval računalnik Z1, ki je za računanje uporabljal dvojiški sestav.  Drugi model imenovan Z2 je imel že releje (stikala ki vklopijo in izklopijo določeno napetost) kot stikalne elemente, ampak je še vedno uporabljal mehanski pomnilnik iz modela Z1. Leta 1941 je naredil model Z3 3600, ki je bil prvi programsko vodeni računalnik za splošne namene. Zgrajen je bil iz 2600 telefonskih relejev in je imel relejski pomnilnik velikosti 64 22-bitnih besed. Ukaze je dobival prek luknjanega traku.

Za vnos podatkov je služila tipkovnica, rezultat pa je bil prikazan v numerični obliki s pomočjo žarnic na posebnem zaslonu. Razvoj je nadaljeval  do iznajdbe računalnika Z4, ki je izpopolnil model Z3 s pomnilnikom 32-bitnih besed.

2.10.12  MARK1 in MARK2

Leta  1942 so v  ameriški tovarni Bell Telephone Company  izdelali elektromehanski računalnik, katere delovanje je vnaprej sprogramirano. Njegovi osnovni gradniki so bili releji.

MARK1 je bil računalnik,  sestavljen iz približno 765.000 delov (releji, …) in je vseboval več sto kilometrov žic. Dolg je bil 16m, visok 2,4m širok pa le okoli 60cm. Za pomnilnik je uporabljal desetiška števna kolesa, ki so bila  realizirana elektromehansko. Zmogel je tri enostavnejše operacije na sekundo, za težje (logaritemske ali trigonometrične) funkcije pa je potreboval več kot minuto.

Stroj še vedno hranijo na Harvardski univerzi. Vrhunec razvoja takih računalnikov predstavlja model MARK2, ki so ga izdelali v podjetju IBM leta 1948. Imel je več kot 13.000 elektromehaničnih stikal in je bil težji od 10 ton.

 

Z.št. Leto razvoja Vrsta naprave Izumitelj
1. 1884 Stroj za luknjanje in čitanje kartic Herman Hollerith
2. 1938 Z1:elektromehanski računalnik Konrad Zuse
3. 1941 Z3: prvi splošni programirani računalnik Konrad Zuse
4. 1942 Bell Telephone Ameriška tovarna Bell Telephone Company
6 1944 Harvard Mark I Podjetje IBM, Howard H. Aiken

2.11  Obdobje elektronskih računalnikov

Ko se je v štiridesetih letih začela razvijati elektronika, je to močno vplivalo na računalništvo.

 2.11.1 ENIAC

Bil je prvi povsem elektronski računalnik. Za posamezno operacijo je potreboval nekaj tisočink sekunde (npr. seštevanje dveh števil). Za shranjevanje podatkov so uporabili elektronke, so jih izdelali leta 1946.

Tehtal je 80 ton in je imel okoli 18.000 elektronk. Operacije elektronskega računalnika so bile izjemno hitre le nekaj milisekund in bilo je končano. Kasneje je elektronke zamenjal tranzistor, ki so ga izumili leta 1947. Bil je manjši, zanesljivejši in bolj ekonomičen. Zaradi tega je nadomestil elektronke.

2.11.2  IAS

Leta 1946 je von Neumann skupaj s svojimi kolegi pričel razvijati nov računalnik s shranjenim programom, ki je bil kasneje prepoznaven pod imenom IAS (Institute for Advanced Study). Njegov bistveni pomen v zgodovini razvoja računalnikov je predvsem posledica prostega dostopa do vseh informacij v zvezi z njim. Večina ostalih projektov je bila tajna in nedostopna. IAS pa je bil odkrit vsem in je služil kot šola za vse tiste, ki so jih računalniki zanimali. IAS je bil binarni stroj, ki je imel narejen glavni pomnilnik na osnovi elektrostatične cevi. Velika prednost takega pomnilnika je paralelna obdelava podatkov in to nudi hitrejši dostop, zato je bil tudi desetkrat hitrejši od ENIAC-a.

2.11.3  UNIVAC I

Bil je prvi komercialni računalnik v Ameriki za poslovne in upravne namene. Izumila sta ga J. Presper Eckert in John Mauchly, ki sta bila tudi izumitelja ENIAC-a. Sestavljen je bil iz 5200 elektrod in je tehtal približno 13 ton. Porabil je okoli 125 kW energije in s tem opravil 1905 operacij na sekundo. Celotni računalnik je bil dolg 4,3m, širok 2,4m in visok 2,5m, zasedel pa je približno 35,5m² površine.

2.11.4  RAČUNALNIK 701 EDPM

S tem računalnikom se je podjetje IBM leta 1953, zapisalo v zgodovino računalništva. Sistem tega računalnika uporablja elektrostatičen spomin, ki je sestavljen iz 72 Williamovih statičnih cevi, ki imajo kapaciteto 1024 bitov na eno od teh cevi. Vsaka taka cev ima premer 3 centimetre. Pomnilnik si lahko razširil tako da si dodal novi niz Williamovih cevi ali pa si celoten pomnilnik zamenjal za pomnilnik z magnetnim jedrom.

2.11.5  HEATKIT EC-1

Računalnik iz leta 1959, ki je bil kot prvi namenjen za osebno uporabo, s katerim se je v resnici dalo kaj početi. Čeprav EC-1 ni bil ravno tak kot si ga predstavljamo danes, saj je bil analogen in tudi o kakšni tipkovnici in zaslonu ni bilo sledu. Namenjen je bil za izobraževalne namene in se je v zgodovino vpisal predvsem kot zanimivost

 

2.12 Rojstvo hišnega in osebnega računalnika

Ideja za rojstvo hišnih in osebnih računalnikov se je pričela, ko so se zmanjševale računalnikove dimenzije in naraščale njihove sposobnosti. S tem so postajali bolj dostopni povprečnemu človeku. Zaradi velike ponudbe so njihove cene občutno padale. Vsi ti računalniki so vsebovali integrirano vezje in kasneje mikroprocesorje. Zaradi vgradnje novejših sestavnih delov se je zmogljivost računalnikov povečevala.

Integrirano vezje ali čip je mikrovezje, sestavljeno iz množice elektronskih elementov, ki so na skupnem delu iz polprevodniškega materiala med seboj povezani v električno vezje. To celotno vezje so vgradili v ohišje in ga imenujemo čip.

Izdelava integriranih vezji je postala možna, ko so ugotovili, da lahko polprevodnik opravlja enako nalogo kot elektrode. Prednost polprevodniških materialov je njihova majhnost in lažje izdelovanje.

Med najbolj napredne integrirana vezja spadajo mikroprocesorji, ki so danes sestavni element računalnikov. Zasnovani so tako, da lahko v napravah krmilijo bolj ali manj zahtevne celovite postopke. Naj izpostavim nekaj mikroprocesorjev, ki se pojavijo v tem poglavju. To so: Intel 8008, MOS 6502, ZILOG Z80, MOS 6510, INTEL 8088 in Motorola 68000. Skoraj vsi so bili 8-bitni, razen zadnjih dveh, ki pa sta že prikazovala prve 16-bitnike. Sicer pa so bili to zelo šibki procesorji glede na današnji čas.

2.12.1  ALTAIR 8800

Med ljubitelji je bil zelo priljubljen, pa čeprav je bil v osnovni obliki bolj kot računalniku podoben majhni namizni telefonski centrali. Programiralo se ga je s stikali, rezultate programov pa odčitalo z niza lučk. Verjetno je odveč omeniti, da tudi ni bil prav zelo zmogljiv (v osnovi različici je imel 256 bajtov pomnilnika, razširiti pa ga je bilo mogoče do 4 KB), a to seveda ponosnih lastnikov, ki so se lahko pohvalili s svojim lastnim digitalnim računalnikom, ni motilo. Altair so tudi dejansko oglaševali kot osebni računalnik in tudi zaradi tega ga imajo mnogi za prvi osebni računalnik sploh, čeprav imamo različne podatke o prvih osebnih računalnikih.

V zgodovino računalništva se je Altair zapisal tudi kot računalnik, zaradi katerega je nastal Microsoft. Januarja 1975 je namreč Bill Gates  s prijateljem Paulom Allenom napisal programski jezik Altair BASIC. Program je bil uspešen,  ustanovila  sta Micro-soft.

2.12.2  IBM 5100

V IBM  so leta 1975  predstavili precej resnejši računalnik, model 5100. Računalnik je nastal na podlagi dve leti starejšega projekta SCAMP, s katerim so v IBM razvili koncept namiznega eno uporabniškega miniračunalnika in ga imajo zato nekateri za začetek osebnega računalništva.

Model 5100 je imel vgrajen  monitor in tipkovnico in ga je lahko, za razliko od drugih takratnih računalnikov prenosljiv.

2.12.3  APPLE I

Leta 1976 je Steve Wozniack sestavil enega od samograditeljskih računalnikov, Steven Jobs pa je navdušil z idejo, da bi te računalnike začeli serijsko izdelovati ter prodajati. Zgodilo se je prav to –  aprila 1976 sta začela prodajati Apple I. (660 dolarjev). V to ceno je bila všteta samo matična plošča z vso potrebno elektroniko, uporabnik pa je to moral vtakniti v primerno ohišje in nanjo priključiti napajalnik., tipkovnico in monitor, ki je bil lahko tudi televizor. Za 75 dolarjev pa si lahko kupil tudi kartico z vmesnikom za kasetofon.

 

2.12.4 APPLE II

Na trgu se je pojavil junija 1977. Bil je že čisto pravi osebni računalnik, kot si jih pač dandanes predstavljamo. Imel je tipkovnico, nanj je bilo mogoče priključiti monitor ali televizor. Apple II je podpiral že grafiko in zvok ter imel vmesnik za kasetofon. Leta 1978 se je pojavil še disketni pogon.

Računalnik je poganjal 1-megaherčni 8-bitni procesor MOS Technology 6502. Kljub grafičnem sklopu je omogočal samo prikaz besedila v 24 vrsticah po 40 znakov, ki so bili zapisani z velikimi tiskanimi črkami. Torej je bil Apple II že povsem uporaben računalnik, vendar njegova cena je bila temu primerno visoka. Različica s 4 KB pomnilnika je stala 1300 dolarjev, z 48 KB pa je bila še enkrat dražja in to brez monitorja. Narejenih je bilo okoli 2 milijona modelov in so jih izdelovali do oktobra 1993.

2.12.5  COMMODORE PET

V trgovine je prišel septembra leta 1977. Poganjal ga je enak procesor kot Apple II in vgrajeno je imel tipkovnico, monitor ter kasetno enoto. Pozneje se je dalo kupiti še različne enote kot so disketna enota in podobno.

2.12.6  COMMODORE 64

Commodore 64 je 8-bitni domači računalnik, ki so ga izdelali v Commodore International v avgustu leta 1982. Njegova cena je znašala 595 dolarjev kar je bilo za tisti čas kar velik zalogaj. Vsega skupaj so jih do leta 1994 prodali okoli 20 milijonov. Bil je sicer dražji od Spectruma, a tudi bolj uporaben. Zlasti tipkovnica je bila neprimerno boljša ter nadvse primerna za vpisovanje podatkov. Poganjal ga je 1-MHz procesor MOS Technology 6510, neposredni naslednik že omenjenega 6502.

2.12.7  IBM 5150

Računalnik je bil predstavljen 12. avgusta leta 1981. Naredila ga je ekipa inženirjev in oblikovalcev pod budnim očesom Dona Estridgera iz IBM Entry Division v Floridi. Ta osebni računalnik je poganjal Intelov 4,77 MHz procesor 8088. Pomnilnik osnovnega modele ja bil velik 16 kB ter se ja dal razširiti do nekako 256 kB.

 

2.13 Generacija računalnikov

Programiranje in vnašanje podatkov pri prvih elektronskih računalnikih je potekalo ročno, zato je bilo delo z njimi zelo zamudno in nezanesljivo.

Prvi razcvet računalnikov je prineslo odkritje polprevodnikov. Tranzistor-elektronsko stikalo iz polprevodnikov- je zaradi svoje majhnosti, skromne porabe energije in velike zanesljivosti omogočil izdelavo ekonomsko zanimivih elektronskih računalnikov. Hitrost njihovega delovanja so merili v milijoninkah sekunde.

Do velikih sprememb je prišlo tudi pri pisanju programov, saj so se razvili t.i. simbolni jeziki, s katerimi so poenostavili prejšnji način dvojiškega vnašanja ukazov za delo računalnika.

Z začetkom uporabe čipov  se začne tretja generacija elektronskih računalnikov. Poleg večje hitrosti računalnikov (njihove operacije so merili že v bilijoninkah sekunde), je za računalnike te generacije značilen tudi večji izbor enot za vnos in prikaz podatkov. Programerji te generacije so uporabljali postopkovne in opisne programske jezike.

Začne se z začetkom uporabe mikroprocesorjev, ko v podjetju Intel izdelajo prvi mikroračunalnik (računalnik z vgrajenim mikroprocesorjem), začnejo množično izdelovati majhne hišne računalnike. Leta 1981 podjetje IMB ponudi na trg prvi PC (Personal Computer).

Računalnik IMB PC je bil poceni in zanesljiv, zato so zanj izdelali mnogo različnih programov, kar je povečalo njihovo uporabnost.

 

Nekateri so govorili o peti generaciji že leta 1982, nekateri pravijo, da je peta generacija računalnikov šele v razvoju, da je to umetna inteligenca, da so to računalniki, zgrajeni na biološki, organski osnovi. Računalniška prihodnost buri človeško domišljijo že dolgo let.

Veliko novosti je bilo v tem času na zunanjih enotah računalnika. Prikazovalniki so bili najprej običajni TV-aparati, te so nadomestili črno-beli, slednje pa barvni grafični zasloni. V 70-h letih so podatke začeli namesto na magnetne trakove shranjevati na diskete in diske, danes pa vse bolj uporabljamo laserski zapis ali zgoščenke. Glasne in počasne matrične tiskalnike nadomeščajo laserski in barvni črnilni tiskalniki.

Najpomembnejše spremembe v tem času so spremembe na programski opremi. Programski jeziki so postali za uporabnike manj zanimivi, v ospredje pa so prišla programska orodja za opravljanje različnih nalog. Z njimi oblikujemo besedila, preračunavamo preglednice, rišemo, obdelujemo podatke itd.V Sloveniji letno kupimo 40 do 50 tisoč računalnikov. Vrednost računalniških storitev in prodaje znaša letno približno 400 milijonov takratnih nemških mark. V ta znesek je vključena tako strojna oprema kot tudi vzdrževanje in servis. Večina tega denarja je porabljena za strojno opremo in precej manj za programsko.

To je povsem drugačna slika kot v tujini, kajti v Sloveniji je bistveno več ilegalno kupljene programske opreme, kot drugod. Še najmanj denarja se v Sloveniji porabi za vzdrževanje opreme in izobraževanje uporabnikov. V tujini je stanje obratno.

 

3.   ZAKLJUČEK

Zgodovina računalništva sega v obdobje, ko je človek začel šteti več kot do tri. Skozi obdobja so se računalniki izboljševali, postajali so vse manjši in vse cenejši in tako dostopni širši populaciji. Ob zbiranju gradiva sem največ podatkov in informacij pridobil na spletnih straneh.

Ob samem prebiranju sem pridobil precej novega znanja, priznati pa moram, da je bilo delo kar zahtevno.