História počítačov (TÉMA)
Modernú spoločnosť si bez počítačov nemožno vôbec predstaviť. Považujeme ich za absolútnu samozrejmosť, pritom pred sto rokmi vôbec neexistovali. Kedy sa vlastne objavil historicky prvý počítač na svete? Podľa čoho sa líšia jednotlivé generácie? A kto stál za tým, že počítače vôbec vznikli a zasiahli tak významnou mierou do našich životov?
História počítačov – OBSAH
- Dejiny a história počítačov
- Nultá generácia počítačov
- Prvá generácia počítačov
- Druhá generácia počítačov
- Tretia generácia počítačov
- Štvrtá generácia počítačov
- Prvý počítač Apple
- Výhľad do budúcnosti počítačov
Dejiny a história počítačov
Pri pohľade do histórie musíme uznať, že ľudstvo je mimoriadne vynaliezavé. Už totiž približne pred 5 000 rokmi sa v Babylonii používal tzv. Abakus. Išlo o zaprášený kameň, ktorý uľahčil počítanie s číslami. V starovekom Grécku a Ríme sa používala drevená alebo hlinená doštička, do ktorej sa vkladali kamienky „calculli“ – odtiaľ názov kalkulačka. A niekedy medzi rokmi 150 a 100 pred n. l. sa v okolí gréckeho ostrova Antikythera používal mechanický kalkulátor, ktorý podľa dnešných poznatkov slúžil na výpočet kalendára, resp. polohy Slnka, Mesiaca a ďalších planét.
Pokiaľ sa poriadne posunieme v čase, tak v roku 1614 objavil John Napier novú matematickú metódu umožňujúcu realizovať násobenie a delenie pomocou sčítania a odčítania s využitím logaritmov. Vďaka tomu sa zostavili prvé logaritmické tabuľky a následne logaritmické pravítko, ktoré sa dokonca používalo aj na vykonávanie výpočtov v rámci programu Apollo.
Celá história počítačov je pomerne košatá a najmä od polovice 20. storočia to začína byť veľmi zaujímavé. Aj preto sa pristúpilo k rozdeleniu na jednotlivé generácie. Pojem počítačová generácia však nemá úplne jasne vymedzené časové hranice, z čoho vyplýva celý rad nejasností ohľadom príslušnosti niektorých počítačov k danej generácii a stanoveniu priebehu generácií samotných. Aké teda boli prvé počítače? Poďme sa na ne pozrieť.
Naše menšie ohliadnutie do ďalekej histórie zakončíme predstavením analógového počítača. Napríklad na konci 19. storočia bol skonštruovaný 10-komponentný stroj na predpovedanie morského prílivu a odlivu. Tieto stroje sa široko používali pri konštrukcii oficiálnych prílivových predpovedí pre všeobecnú námornú navigáciu. V 20. storočí boli potom vojensky dôležité počas prvej svetovej vojny a znovu počas druhej svetovej vojny, kedy vylepšený americký stroj slúžil na predpovedanie prílivu a odlivu pre deň vylodenia v Normandii.
Analógové počítače boli široko používané vo vedeckých a priemyselných aplikáciách aj po nástupe digitálnych počítačov, pretože v tom čase boli obvykle rýchlejšie. Svoje využitie si však udržali v niektorých konkrétnych aplikáciách, ako sú lietadlové letové simulátory, letový počítač v lietadle aj na výučbu riadiacich systémov na vysokých školách.
i
Analógový počítač
Analógový počítač je v informatike označenie pre historický počítač, ktorý funguje na princípe podobnosti rôznych systémov, teda ich analógii. Tá spočíva v zhodnom matematickom vyjadrení týchto systémov. Spracovanie je v analógovom počítači realizované pomocou elektronických obvodov, ktoré na vstupe prijímajú spojitý elektrický signál. Signál môže reprezentovať ľubovoľnú fyzikálnu veličinu, ktorú vieme previesť na elektrické napätie alebo prúd.
Nultá generácia počítačov
Nachádzame sa na pomedzí 30. a 40. rokov minulého storočia, kedy nemecký inžinier Konrad Zuse dokončil základný návrh stroja Z1 pracujúceho v dvojkovej sústave s aritmetikou v plávajúcej čiarke. Rýchlo nasledovali počítače Z2 aj Z3. Mimochodom, Z3 bol používaný tiež na výpočty charakteristík balistických rakiet V-2. Už tu vidíme, aké dôležité historické udalosti stimulujú technologický pokrok (neskôr napríklad už spomínaný vesmírny program Apollo).
V podobnom duchu pracoval aj tím okolo Howarda Hathaway Aikena. Tento americký počítačový priekopník pôsobil ako hlavný inžinier pri stavbe jedného z prvých počítačov firmy IBM: Harvard Mark I. Počítač bol dodaný v roku 1944 na harvardskú univerzitu, kde zaberal priestory s veľkosťou zhruba pätnásť metrov. Uplatňoval sa najmä na vedecko-technické výpočty a býval väčšinou umiestnený na vedeckých alebo univerzitných pracoviskách. Ako to tak býva, svoj záujem prejavila aj armáda, pri ktorej rýchla práca s číslami slúžila na výpočet balistických tabuliek.
Prvý počítač v Československu – SAPO
Počiatky výpočtovej techniky v bývalom Československu sú spojené s pracoviskom, ktoré po väčšinu svojej existencie nieslo názov Výskumný ústav matematických strojov. Založili ho ľudia, ktorí sa počas druhej svetovej vojny a tesne po nej dostali v USA do styku s vtedy vznikajúcimi prvými počítačmi. Najvýznačnejšou osobnosťou bol profesor Antonín Svoboda.
A práve on stál na začiatku zrodu počítača SAPO (SAmočinný POčítač). SAPO bol reléový počítač s magnetickou bubnovou pamäťou s kapacitou 1 024 slov po 32 dvojkových čísliciach, kompletne zostavený v roku 1958. Pracoval v dvojkovej sústave s pohyblivou rádovou čiarkou. Vstup bol dvojkový alebo dekadický, diernoštítkový. Celý stroj obsahoval 7 000 relé a 400 elektrónok a fyzicky zaberal hneď niekoľko miestností. Jeho zaujímavosťou bolo, že obsahoval tri identické procesory, ktoré samostatne počítali zadané úlohy. O správnom výsledku potom rozhodovalo hlasovanie – keď bol zhodný aspoň v dvoch prípadoch, bol považovaný za správny. Ak sa vo všetkých troch prípadoch líšil, operácia sa opakovala.
Tri roky po svojom spustení, teda v roku 1960, však počítač SAPO zhorel. Z iskriacich reléových kontaktov sa totiž vznietila kaluž oleja, ktorým sa relé premazávali. Celkovo je nutné brať na zreteľ časový posun, ktorý znamenal, že rozvoj počítačov v Československu bol o pekných pár rokov oneskorený v porovnaní napríklad s USA.
Antonín Svoboda
(1907 – 1980), hlavný architekt najmenej 20 veľmi originálnych počítačových systémov.
- 1943 – 46 člen Radiation Laboratory of MIT (vyvinul metodológiu návrhov výpočtových mechanizmov, aplikoval ju pri návrhu analógového počítača, ktorý sa stal súčasťou protileteckého obranného systému MARK56, publikoval napr. originálnu knihu Computing Mechanisms and Linkages).
- 1950 – 56 navrhol a riadil konštrukciu prvého českého počítača SAPO.
- 1958 – 64 konštrukcia druhého samočinného počítača EPOS l a zahájenie projektu EPOS 2.
- 1964 podarilo sa mu odísť za hranice a emigrovať do USA.
- 1965 vedecký pracovník v Generál Electric Co. Research Center.
- 1966 – 77 profesor na UCLA v odbore Computer Science.
Prvá generácia počítačov
Na pomedzí 40. a 50. rokov sa rozvíjala prvá generácia počítačov, ktorá bola charakteristická použitím elektrónok. Elektrónka je zariadenie usmerňujúce alebo zosilňujúce elektrické signály. Vďaka tomu bolo možné odstrániť pomalé a nespoľahlivé mechanické relé. Tieto počítače sú vybudované podľa von Neumannovej schémy, preto je pre nich charakteristický diskrétny režim práce. To znamená, že do pamäte počítača je zavedený vždy jeden program a dáta, s ktorými sa aktuálne pracuje. Potom je spustený výpočet, počas ktorého už nie je možné s počítačom nijako pracovať. Po skončení výpočtu musí operátor do počítača zaviesť ďalší program a nové dáta.
i
Alan Turing
Matematik, logik a kryptoanalytik Alan Turing (23. júna 1912 – 7. júna 1954) bol verejne známy pre svoje zásluhy o dešifrovaní nacistických tajných kódov počas 2. svetovej vojny – Enigmy. Len málo sa však vie, že bol tiež zakladateľom modernej informatiky, kedy sa mu podarilo zaviesť pojem Turingov stroj – išlo o teoretický model všeobecného výpočtového stroja, ktorý sa stal jedným z hlavných pilierov informatiky. Na počesť Alana Turinga je od roku 1966 udeľovaná Turingova cena, jedno z najvýznamnejších informatických ocenení.
Typickou ukážkou prvej počítačovej generácie je ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) postavený na Pensylvánskej štátnej univerzite. Zaujímavosťou je fakt, že chladenie zaisťovali dva letecké motory. ENIAC bol pôvodne navrhnutý pre zložité matematické výpočty palebných tabuliek pre delostrelectvo americkej armády. Druhá svetová vojna však skončila skôr, než mohol byť počítač plne nasadený. Neskôr svoje kvality ukázal pri vývoji termonukleárnych zbraní.
Pochopiteľne nesmieme vynechať ani československú vetvu, ktorej neoddeliteľnou súčasťou je EPOS 1 (Elektronický POčítací Stroj). Opäť vznikol v tíme docenta Svobodu, a dokonca existoval v troch exemplároch. Podľa pôvodnej koncepcie mal mať počítač spustený v roku 1960 hneď 2000 elektrónok. Po Svobodovej emigrácii bol však počítač zostavený z 3 400 elektrónok a mal príkon 80 kW. Konečný vzor, ktorý bol neskôr uvedený do priemyslu, mal 8 000 elektrónok a príkon 200 až 300 kW.
Druhá generácia počítačov
Posúvame sa do obdobia medzi rokmi 1957 až 1965, do ktorého sa všeobecne radí druhá počítačová generácia. A presne v tomto momente začína ľudstvo prvýkrát využívať tranzistory. Ide o polovodičovú súčiastku, s ktorej významnou pomocou sa podarilo počítače nielen fyzicky zmenšiť, ale aj citeľne zlepšiť ich výkon aj spoľahlivosť. A mimochodom, tranzistory sú dodnes základom všetkých integrovaných obvodov.
UNIVAC I (UNIVersal Automatic Computer I) bol vôbec prvý sériovo vyrábaný počítač pôvodom z USA. Pôvodne bol navrhnutý pre obchod a administratívne použitie. Pôvodná cena UNIVACu I bola 159 000 USD, avšak cena postupom času rástla, až sa vyšplhala na rozmedzie medzi 1 250 000 USD až 1 500 000 USD. Celkom bolo vyrobených a dodaných 46 strojov. Pre väčšinu univerzít tak bol počítač z pohľadu financií nedostupný. Pri súkromných spoločnostiach však slúžil veľmi dobre. Napríklad v tom čase významná firma Sperry Rand používala dva tieto systémy v New Yorku až do roku 1968.
V našich končinách sa podarilo vylepšiť počítač EPOS na jeho druhú generáciu. Samozrejme s už plným využitím moderných tranzistorov. Počítač EPOS 2 bol od roku 1969 vyrábaný v ZPA Čakovice pod označením ZPA 600, od roku 1972 potom prešiel modernizáciou na ZPA 601. Oboch verzií bolo vyrobených viac ako 30 kusov. Pôvodné sálové počítače sa tak konečne podarilo nahradiť mobilnejšou verziou, ktorú si napríklad nechala armáda nainštalovať do vozidiel so skriňovou nadstavbou.
Tretia generácia počítačov
V tretej generácii, ktorá je časovo ohraničená rokmi 1965 až 1980, sa stretávame s integrovanými obvodmi (IO). Ide o elektronickú súčiastku zloženú z mnohých jednoduchých súčiastok, ktoré spoločne tvoria elektrický obvod. Ruka v ruke s tým strmo rastie počet tranzistorov aj celkový výkon. Taktiež sa snáď vôbec po prvýkrát objavuje pojem proces, kedy CPU spracováva jednu úlohu (proces), ale zároveň pracuje s dátami inej úlohy. Počítače tretej generácie sú stále označované ako sálové PC, ale postupne došlo aj na skutočné mikropočítače, ktoré sa dali ľahko prenášať z miesta na miesto.
Medzi ikonických predstaviteľov tretej generácie určite patrí IBM System 360. Tento počítač, ktorý bol firmou IBM ponúkaný od roku 1965, mal procesorovú jednotku zloženú z diskrétnych elektronických súčiastok, t. j. predovšetkým tranzistorov, diód a rezistorov. Ľahko rozšíriteľná modulárna platforma si našla mnoho spôsobov využitia a stojí za vzostupom IBM. Napriek tomu, že sa dostali počítače IBM do veľkých firiem a inštitúcií po celom svete, najslávnejším uplatnením stále zostáva nasadenie počítačov System 360 pri pristátí človeka na Mesiaci. Päť superpočítačov IBM System 360 (Model 75) monitorovalo v reálnom čase všetky informácie prichádzajúce z vesmírnej lode Apollo 11.
Ak sa pozrieme na situáciu v Československu ako na súčasť socialistického bloku, klesala možnosť dovozu potrebných súčiastok zo západného sveta. Vzorom pre rad počítačov JSEP-R1 bol práve americký počítač IBM System 360. Dostupná technologická základňa však nedovoľovala priame kopírovanie a počítače sa museli navrhovať z domácich súčiastok. Sériová výroba niektorých systémov radu JSEP-R1, označovaných pôvodne ako RJAD 1, bola potom zahájená v roku 1972, čo je pomerne veľký časový sklz voči originálnym PC v USA. Československo sa v prvej fáze programu JSEP podieľalo na vývoji jedného počítača a takmer tridsiatich druhov prídavných zariadení vrátane zariadení na prípravu dát a príslušného programového vybavenia.
Štvrtá generácia počítačov
Celé obdobie od roku 1981 sa počíta do štvrtej počítačovej generácie, ktorá priniesla veľký technologický pokrok v znamení mikroprocesorov. Mikroprocesor je číslicový integrovaný obvod s vysokou integráciou, ktorý vykonáva počítačový program uložený v operačnej pamäti počítača. Vďaka tomu došlo na zvýšenie spoľahlivosti, rýchlosti a súčasne nastáva veľký ústup veľkých sálových počítačov v prospech osobných PC.
Z používateľského hľadiska tak nastávajú zlaté časy. Dostávame sa totiž do éry operačného systému DOS a postupne vznikajúcich rôznych graficky prívetivých rozhraní.
i
Čo je DOS?
DOS (Disk Operating System, diskový operačný systém) je právom považovaný za jednoduchý operačný systém s textovým používateľským rozhraním. Označením DOS bývali mienené navzájom kompatibilné systémy MS-DOS alebo IBM PC DOS z roku 1981, neskôr tiež DR-DOS (1988), PTS-DOS (1993) a FreeDOS (1998). DOS dominoval IBM PC kompatibilným počítačom medzi rokmi 1981 až 1995. Až potom dorazil na DOSe založený operačný systém Microsoft Windows 95.
IBM Personal Computer (IBM PC) bol predstavený 12. augusta 1981 s modelovým označením 5150. Ide už v zásade o stolný počítač, kedy skriňa s hardvérom s rozmermi 51 × 41 × 14 cm dopĺňa štandardný televízor alebo RGB monitor. A pochopiteľne klávesnica. Iste vás zaujíma, aké mal tento 40 rokov starý stroj parametre. Konkrétne išlo o procesor Intel 8088 s frekvenciou 4,77 MHz doplnený o 16 až 256 kB RAM. Na ukladanie dát musela stačiť štandardne dodávaná magnetická páska. Avšak si šlo prikúpiť disketovú mechaniku pre 5,25" diskety s kapacitou 180 kB, čo však bolo finančne mimoriadne náročné. Na zobrazenie grafického výstupu slúžil ako monitor, tak aj klasický televízor, ktorý bola kvôli vysokým cenám monitorov oveľa schodnejším riešením. Hlavnú úlohu hralo monochromatické zobrazenie, pretože drvivá väčšina práce alebo zábavy sa odohrávala v textovom režime.
Základná verzia nového IBM PC 5150 sa dala kúpiť za zhruba 1 550 dolárov. Pri dokúpení ďalších voliteľných komponentov, ako bola disketová mechanika alebo farebný CRT monitor, však cena vyletela cez 3 000 dolárov, čo by bola vysoká cena za PC aj v dnešnej dobe.
Prvý počítač Apple
Pri pohľade do počítačovej histórie nesmieme v žiadnom prípade vynechať ani Apple. Prvým osobným počítačom, ktorý začal písať veľmi zaujímavý príbeh, bol stroj s jednoduchým označením Apple I. V roku 1976 bolo celé odvetvie IT na samom začiatku a nikto nemohol tušiť, čo prinesú ďalšie roky. Napriek tomu sa Steve Wozniak a Steve Jobs pustili do zostrojenia vôbec prvého počítača, ktorého myšlienka vychádzala z vedeckej kalkulačky.
Po predstavení v kalifornskom Los Altos dokázali v ikonickej garáži vyrobiť 200 kusov. Po hardvérovej stránke ponúkal Apple 1 operačnú pamäť s veľkosťou 4 kB doplnenú mikroprocesorom MOS Technology 6502 s frekvenciou 1 MHz. Počítač tvorila séria obvodov, ku ktorým bolo potrebné dokúpiť napájací zdroj a monitor, a navyše doinštalovať vlastné programy. Aj napriek cene 500 dolárov bol záujem úplne mimoriadny. Z dnešného pohľadu ide o úplne raritné kúsky, takže Apple I sa ľahko vydraží aj za 500 000 dolárov.
Výhľad do budúcnosti počítačov
Sami vidíte, že história počítačov je veľmi košatá téma a každá generácia by si určite zaslúžila detailnejší pohľad. Avšak človek je tvor zvedavý, a preto je dobré nežiť len minulosťou, ale sústrediť sa aj na budúcnosť. Z historického hľadiska sme možno práve teraz na prahu piatej počítačovej generácie. Zažívame totiž rozmach umelej inteligencie a stále viac sa špekuluje o kvantových počítačoch.
Ako sa volá prvý počítač na svete?
V zásade ide o veľmi ošemetnú otázku, na ktorú môžete získať viac správnych odpovedí. Všeobecne sa však za prvý počítač považuje elektrónkový ENIAC, ktorý bol spustený v roku 1944 na univerzite v americkej Pensylvánii.
V ktorom roku sa začal používať prvý počítač v Československu?
Počítač SAPO (SAmočinný POčítač) bol spustený v roku 1958 v Ústave matematických strojov ČSAV. Jeho projektovanie však začalo už počas roku 1950.
Ako vyzeral prvý osobný počítač?
Prvý osobný počítač bol predstavený 12. augusta 1981 pod názvom IBM 5150. Počítač mal celých 10 kilogramov, výšku okolo 15 cm a vnútri sa ukrýval procesor Intel 8088, ktorý pracoval na frekvencii 4,77 MHz.
Čo je Geigerov-Müllerov počítač?
Geiger-Müllerov počítač slúži ako detektor ionizujúceho žiarenia (obvykle β a γ, ale pri vhodnom usporiadaní aj častice α). Skladá sa z trubice naplnenej inertným plynom. Na jednom konci je v osi trubice izolovane upevnená drôtová elektróda spojená so zdrojom vysokého napätia (500 V). Na druhom konci trubice je vstupné okienko. Trubica je obvykle vyplnená héliom, neónom alebo argónom s prímesou napríklad pár metylalkoholu či brómu slúžiacich ako tzv. zhášadlo. Zhášadlo ukončuje vzniknutý výboj, a zabraňuje tak vzniku stáleho prúdu, ktorý by znemožnil ďalšie meranie a mohol by poškodiť elektródy alebo plynovú náplň.
Sinclair ZX80 bol prvý domáci počítač pod 100 libier
Zdá sa to neuveriteľné, ale už v roku 1980 sa objavil počítač Sinclair ZX80. Išlo o úplné zjavenie vo svete, v ktorom typický počítač stál tisíce libier (dolárov). Aj napriek celému radu kompromisov ponúkal membránovú klávesnicu, celkovo malé vyhotovanie aj vlastný systém BASIC. Obrazový výstup bol iba textový s nijako oslňujúcim rozlíšením 32 × 24 znakov. Vynálezca Sir Clive Sinclair zberal celosvetové uznanie a počas pár mesiacov dokázala jeho spoločnosť Sinclair Research Ltd predať zhruba 50 000 kusov Sinclairu ZX 80. A to bol len začiatok.
Keď 23. apríla 1982 Clive Sinclair, zakladateľ firmy Sinclair Research, predstavil svetu prvý osembitový počítač ZX Spectrum, tak určite neočakával to, čo sa stalo – masový úspech a obrovské predaje idúce do miliónov. Sir Clive Sinclair 16. septembra 2021 po dlhej chorobe vo svojich 81 rokoch zomrel.
Každý technologický nadšenec by sa mal zoznámiť s históriou počítačov. Celkovo ide totiž o poučnú tému aj z nášho lokálneho prostredia, kde aj napriek politickej nepriazni vznikali zaujímavé počítače. Bohužiaľ však vždy s oneskorením za západným svetom.