18. fejezet: A számítástechnika kultúrtörténete
18.1.) A számolást segítő eszközök - Nulladik generációs számítógépek
18.1.a.) A számírás kezdetei
Az ősember - kézenfekvő módon - az ujjait használta a számoláshoz. Az ujj
latin neve digitus, innen származik a számjegy angol neve: digit.
A nagyobb számok megjelenítéséhez már köveket
rakosgattak edényekbe, vagy csomókat kötöttek bőrcsíkokra. A kapott eredményeket
a barlang falába, falapokra vagy csontba faragva rögzítették. A túl sok
kő és csomó kezelése persze nehézkes volt, ezért kitalálták az átváltásos
számábrázolást. Eleinte a hatvanas számrendszer alakult ki (Mezopotámia),
a tizenkettes (angolszász népek), valamint a tízes (rómaiak).
Az alapműveletek egyik első ismert eszköze a világ szinte minden
táján 3-4 ezer éve különböző formában feltűnő
abakusz volt. Az eszköz igen nagy népszerűségre tett szert, mivel igen
nagy sebességgel lehetett rajta elvégezni a négy alapműveletet. Alapváltozatában
vágatokba helyezett apró kövekből állt.
A kövecske latin neve calculus. Innen származik a mai kalkulátor
szó. Az abakuszt golyós számolótáblává tökéletesítve a XVI. századig, mint
fő számolást segítő eszközt használták és egyetemeken tanították a vele
végzett szorzást és osztást. Az abakuszt némileg módosítva mind
a mai napig használják Oroszországban, Kínában és Japánban.
Az európai számolást az arabok által közvetített
kultúra befolyásolta. A ma arab számoknak nevezett tízes számrendszerünk
valójában indiai eredetű, az arabok csak közvetítették a módszert.
A XIII. század legelején Leonardo da Pisa, akit mi csak Fibonacci-ként
ismerünk, Liber Abaci című könyvével
hathatósan hozzájárult a hindu-arab számjegyek elterjedéséhez. A római
számírás ennek ellenére a XVII. századig tartotta magát, s ennek
oka az volt, hogy a klasszikus könyvelésekben a római számokat nehezebben
lehetett meghamisítani. Bal felső képen: Fibonacci (1170-1240). Eredeti kép
helye:
http://www.lib.virginia.edu/science/parshall/fibonacc.html; Jobb felső képen:
Abakusz. Eredeti kép helye: http://www.tcf.ua.edu/az/ITHistoryOutline.htm
|
A tényleges számolóeszközök megjelenítését
a gazdaság és annak fő húzóerejeként a hajózás kényszeritette ki. A csillagászoknak
és a térképészeknek egyre pontosabb térképeket kellett készíteniük a megnövekvő
navigálási igények miatt. A XVII. században a hajózási és a csillagászati
térképek készítése, az ehhez szükséges számítások elvégzése hosszadalmas
és idegőrlő munkát jelentett. A szorzást, osztást, hatványozást egyszerűbb
műveletekre visszavezető logaritmust Simon Stevin használta
kamatoskamat-számításra, és elkészítette az (1+p)n
értékeinek táblázatát különböző p-kre és n-ekre. Ezt
mintául véve Jost Bürgi svájci-liechtensteini órásmester nyolc
év alatt, 1603 és 1611 megalkotta az első logaritmustáblázatot, amelyet
Kepler sürgetésére 1620-ban végre nyomtatásban is megjelentettek.
Bal oldali képen: Jost Bürgi (1552-1632) Eredeti kép:
http://www.micheloud.com/FXM/LOG/)
Jobb oldali képen: Simon Stevin. (1548-1620) Eredeti kép:
http://www.vma.bme.hu/mathhist/Mathematicians/Stevin.html |
|
Kepler (1571-1630) Eredeti kép: http://www.imss.it/
18.1.b.) Mechanikus számoló masinériák
Az
igazi áttörést a fémmegmunkálás finomodása hozta. Lehetővé vált a fogaskerekeket
tartalmazó mechanikus zenélőszerkezetek és
órák konstruálása. Ezek a számológépek előfutárai voltak. A németországi
Herrenbergben született Wilhelm Schickard thübingeni egyetem
matematika- csillagászat és héber nyelv- professzor volt 1623-ban leírt
egy
olyan számológépet, amelyben egymáshoz illeszkedő tíz- és egyfogú fogaskerekek
vannak. Ezen, a mai fordulatszámlálókhoz
hasonló elvű gépen mind a négy alapműveletet el lehetett végezni, így a
meglehetősen pontatlan hajózási táblázatokat
gyorsabban át lehetett számolni, mint bármikor előtte. A gépezet magját
az aritmetikai egység alkotta, amelynek az összeadás és a kivonás volt
a feladata. Hat pár kerékből állt,
amelyek hat decimális pozíciónak feleltek meg. A készülék mechanikus
mechanikus módon, rudak, fogaskerekek és egy
automatikus átvitelképző mechanizmus kombinációjának a használatával
végezte el a számításokat. Schickard 1623-ban Keplernek írt levelében vázlatokat
küldött és azt írta: az összeadás és a
kivonás műveletét teljesen, a szorzást és az osztást részben automatizálta.
Sajnálatos módon egy tűzvész megsemmisítette a készülő példányt, később
pedig Schickard pestisben meghalt. 1957-ben a Kepler-hagyaték vizsgálatakor
találták meg a levelet és benne a készülék rajzait. Az IBM által 1960-ban
elkészített modell működőképesnek bizonyult.
Képen: Schickard. (1592-1635).
Eredeti kép: http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk/
Az
első "szériában gyártott" számológépet 1642-1644 között a fizikusként és
filozófusként is ismert Blaise Pascal (1623-1662) készítette
el, összesen hét példányban. Az automatikus átvitelképzéssel
működő gépet királyi adószedő apja számítási munkájának megkönnyítésére
tervezte. A gép csak az összeadást és a kivonást ismerte, a szorzást és
az osztást nem. Kétségtelen viszont, hogy Pascal kortársai igen
nagyra értékelték. Például Diderot részletesen le is írja a híres
Enciklopédiájában. A többségében egy szétszedett falióra alkatrészeiből
álló készülékek ma is fellelhető példányai
még mindig működnek! Egy 1652-ben készült példány Párizsban látható,
a Conservatoire des Arts et Métiers -ben. Egy másik példány Londonban,
a Science Museum-ban tekinthető meg.
További érdekesség, hogy Blaise Pascalról nevezték el az egyik kedvelt
programozási nyelvet, a PASCAL-t. Bal képen: Blaise Pascal. Eredeti
kép: http://www.math.ohio-state.edu/foundations/
Alsó képeken: Pascaline.
Pascal
aritmométerét 1671-ben a Lipcsében született Gottfried Wilhelm Leibniz
fejlesztette tovább. Ez a gép volt az első,
amely közvetlenül végezte el az osztást és a szorzást, valamint kiegészítő
művelet nélkül a kivonást. Az általa megépített összeadó-szorzó gép a szorzást
az összeadásra vezette vissza. Leibnitz vetette fel elsőként a kettes számrendszer
alkalmazását is e készülékekben, amelyek már tartalmazták a szinte
máig használt mechanikus asztali számológépek
alapelemeit. A készülék lelke az a fogazott henger volt, amelyet a balra-jobbra
mozgó henger működtetett, amely a helyiértékek átváltását is elvégezte.
1673-ban a készüléket legnagyobb érdeklődéssel
fogadta mind az Académie des Sciences (Tudományos Akadémia)
Párizsban, mind a londoni Royal Society (Királyi Természettudományi
Társaság). Fontos Leibnitz meglátása, amelyet nagyjából 300 éve tett: "Kiváló
emberekhez valóban nem méltó, hogy rabszolga módra órákat vesztegessenek
el olyan számítások elvégzésével, amelyeket bárkire nyugodtan rá lehetne
bízni, ha gépet használna." Képen: Gottfried Wilhelm Leibniz. Eredeti kép:
http://www.math.ohio-state.edu/foundations/
A XIX. század elejétől kezdve a megmunkálás
fejlődésével, az ipari termelés kialakulásával számos tekerős számológép-típus
jelent meg és került sorozatgyártásra. Az állítható fogazású számkerekekkel
szerkesztett, Theophil Witgold Odhner által 1887-ben készített
géphez hasonlóakat még ma is gyártanak. A mechanikus készülékek építése
mellett a francia forradalom alatt a Konvent elrendelte olyan táblázatok
készítését, amelyekben a számok logaritmusa 19 jegy pontossággal, a trigonometrikus
függvények logaritmusa pedig 14 jegy pontossággal szerepel.
A munka nagyságára jellemző, hogy a korábbi táblázatok nyolcjegyűek és
igen pontatlanok voltak, valamint nagyon
hosszú idő alatt készültek el. A munkálatokat Gaspard Claire
Francois Marie Riché De Prony vezette,
aki az igen rövid határidejű feladatot a következő tervezéssel oldotta
meg: megbízott öt igen képzett matematikust, hogy lehető legjobban bontsák
fel a szükséges számításokat a négy alapműveletre. A bonyolultabb műveletek
elvégzését rábízta nyolc gyakorlott számolóra, valamint alkalmazott 80
további számoló szolgát, akikkel az összeadásokat és a kivonásokat végeztette
el. Ezzel a nagyszerű tervezéssel gyakorlatilag felfedezte a rendszerelemzést,
a feldolgozás lépéseinek megtervezését és az aritmetikai munkát. Az általa
megalkotott "gépet" homoputernek is nevezhetnénk.
18.1.c.) Charles Babbage
Új verzió: http://tferi.hu/kulturtortenet-uj-verzio
A korszerű számítógépgyártást kétségkívül
egy igen ellentmondásos személyiségű angol tudós, Charles Babbage
(1791-1871) alapozta meg. 1822-ben Babbage levelet ír Sir Humphry Davy-nek,
a Royal Society akkori elnökének a matematikai és hajózási táblázatok kiszámításának
"fárasztó monotonításáról, és ennek elviselhetetlen munkának" automatizálásáról
megír egy értekezést "On the Theoretical Principles of the Machinery
for Calculating Tables." (Táblázatok kiszámítására
alkalmas gépek elméletének alapelveiről), majd felolvasást is tart e témáról
a Királyi Csillagászati Társaságban. Babbage kollégái erőteljes nyomására
a királyi kincstárhoz fordult anyagi támogatásért. A pénzügyminiszter 1823-ban
jóvá is hagyta a támogatást, mivel az új szerkezet segítségével
főleg
a hajózási táblázatokat lehetne pontosítani. Mostanában az ilyesfajta "szponzorálás"
megszokott, de akkoriban ez rendkívüli esemény volt. Sajnos Babbage nem
mérte fel a vállalt feladat nagyságát és 1827-ben egészségügyileg összeroppant.
Külföldre utazott, ami alatt Cambridge-be kinevezték matematika-professzornak,
Sir
Isaac Newton egykori tanszékére. Jellemző
rá, hogy professzorsága 12 éve alatt egyszer sem tartott előadást... Érdekes,
hogy Babbage analítikus gépe hatodfokú polinomok kezelésére készült.
(Eme polinomok általános alakja: )
Babbage gépe olyan számításokat tudott végezni, melyben N-t 1-től növelve
egyesével egy ilyen polinomnak az eredményét
adta meg. 32 jegyű számokkal számolva percenként 33 számot tudott megadni,
ami éppen csak gyorsabb volt, mint az akkori legjobb számolók. Ezért
nem aratott igazi sikert ez a gép. |
Differencial Engine
|
Eredeti képek:
http://www.cs.wits.ac.za/~philip/memories/early.html, illetve
http://www.tcf.ua.edu/az/ITHistoryOutline.htm
- Első gépterve, a differenciagépként (Differencial
Engine) ismertté vált készülék szolgált Georg Scheutz (1785-1873)
stockholmi ügyvéd és lapkiadó nyomdász munkájának alapjául. Scheutz 1834-ben
olvasott az Edinburgh Review-ban Babbage
differenciagépéről. Úgy gondolta, hogy
ő is tudna ilyet építeni. 1837-től fiával együtt 15 éven át dolgoztak gépük
létrehozásán. A teljesen más mechanizmussal elkészült gép az I.
számú Scheutz differenciálmotor néven vált ismertté és az 1855-ös párizsi
világkiállításon aranyérmet nyert. A gép két különálló részből állt, egy
számításra és egy nyomtatásra alkalmas mechanizmusból. Ez volt az első
olyan számológép, amely nyomtatásban is kiadta az eredményt. Táblázatok
és ezek nyomdai nyomókliséi készítésére használtak.
- A 2. számú differenciálmotort Bryan Donkin építette meg 1858-ban
Edward Scheutz rajzai alapján és évekig használták is a Brit Általános
Nyilvántartó Hivatalban az angol népességi
táblázatokkal kapcsolatos számításokhoz. Babbage viszont soha nem készítette
el gépét, mivel még a differenciagép elkészülte előtt egy teljesen más
konstrukción dolgozott.
- Hazatérve gyógykezeléséből újabb kincstári
szubvenciót kért és kapott, amiből folytatta a gép építését. 1833-ban azonban
abbahagyja a munkát. Több évnyi huzavona után 1842-ben közli vele az akkori
pénzügyminiszter, hogy a tervet a maga részéről halottnak tekinti. Babbage
nem is folytatta soha a gép építését. Ahogyan abbahagyta, úgy volt
kiállítva az 1862. évi Világkiállításon. Még
ma is működőképes. Az IBM megrendelésére pár évtizede elkészítették mind
a differenciagépet, mind az analitikus gépet.
Ez elvileg egy általános célú számítógép volt. A gép életcéljává vált
Babbage-nek. Halála után munkáját fia, H. P. Babbage folytatta. Sajnos,
ez soha nem készült el. A gép alapötlete merőben
különbözött a korai differenciagéptől. Az ötletet az 1805-ben a francia
Joseph
Marie Jaquart által bevezetett szövőszék
hozta meg. Ezen a szövőszéken a mintát egymás utáni kártyákon
lévő lyukak jelentették, melyek alapján a gép fűzte a cérnákat. Ez a mai
értelemben vett lyukkártya egyfajta
programnak tekinthető, amely gyakorlatilag végtelenszer megismételhető
volt. Az analitikus gép maga két részből állt:
1. A tárolóból, ahol azok a változók
helyezkednek el, amelyekkel a művelet végbemegy, valamint más műveletek
végeredményei is.
2. A malomból, amelybe mindig azokat a mennyiségeket visszük be, amelyekkel
éppen valamilyen műveletet végzünk.
Ennek folytán két kártyacsomag van. Az egyiken
a változókat és a számoláshoz szükséges konstansokat visszük be, míg a
másikon magát a számolási műveletet. Éppen ezért az analitikus gép rendkívül
általános jellegű. Gyakorlatilag bármilyen számolás elvégezhető
vele, ha pontosan le tudjuk írni a hozzá szükséges matematikai algoritmust.
Az új gépben, az Analytical Engine-ben (jobbra, külön képen) ezer tengelyen 50 helyi értékű számoknak megfelelő számkereket szándékozott
elhelyezni. A készülék - bonyolultsága miatt - nem valósulhatott meg saját
korában, a fia készítette el később a malomrészt, amely a számítások elvégzésére
szolgált. A másik fő részt, a tárolót, ahová az adatokat kellett volna
bevinni, ez ideig senki sem alkotta meg. Babbage ismerte fel először, hogy
a számolásokban a részeredmények tárolására
is szükség van. A gép a mozgó kartonszalagon tárolt utasítássort tapogatókarok
segítségével olvasta le és így hozta működésbe a malmot és a tárolót. A
soha el nem készült gépre Ada Byron, (1815-1852; külön képen) Lord Byron költő leánya, a későbbi Lady Lovelace írt programokat. Így őt
tekinthetjük az első programozónak. Róla nevezték el az Ada programnyelvet.
Ada Byron, Babbage barátjaként, annak
elmondásából és egy itáliai előadókörút jegyzeteiből készítette el programterveit
és programjait. Zsenialitását mutatja, hogy ezek szinte kivétel
nélkül helyesek voltak.
- A XVIII. század közepéig nem létezett
olyan egyszerű, gyors és legfőképpen biztos módszer a tengerészek számára,
amellyel megállapíthatják tengeri tartózkodási helyük melyik szélességi
fok alá esik. Az egyetlen lehetséges és biztos módszer, amely éjjel-nappal
jó lenne, a Hold helyzetén alapszik. De az a baj, hogy a Hold helyzetét
feltüntető akkori táblázatok számítása rettentő bonyolult volt, hiszen
égi kísérőnk mozgását nem csak a Föld, hanem a Nap is befolyásolja.
A dolog problematikája miatt rengeteget kellett számolni, tegyük hozzá,
hogy kézzel. Ebből következőleg természetesen pontatlanul. Ezt a háromtest-problémát
Sir Isaac Newton próbálta meg először igazán megoldani, de a nehézségét
jelzi, hogy sem neki, sem azóta senkinek nem sikerült ez. A Hold
pontos táblázataira pedig mindig szükség volt. A nagy hajósnemzetek
(Nagy-Britannia, Hollandia, Franciaország, ...) kereskedőinek nagy bevétele
múlt a precíz navigáción. A legtöbb
kormány jelentős díjat ki is tűzött a táblázatok pontosítására. 1746-ban
Euler
publikált néhány, nem kielégítő pontosságú táblázatot. 1747-ben ugyanazon
a napon nyújtott be
Clairaut és d'Alambert,
mindkettő a Hold elméletét tárgyalta. A két dolgozat zavaros pontjait
1749-ben tisztázta Clairaut. Ő nyerte el a
szentpétervári Akadémia nagydíját 1752-ben. 1754-ben mindketten
publikálták a Hold elméletének (javított) második kiadását.
Közben Euler is kiadta a maga "Lunar Theory"
című Hold-elméletét, amit a göttingeni Johann Tobias Mayer
hasonlított össze a megfigyelésekkel és így már félfoknyi pontossággal
lehetett megállapítani a földrajzi szélességet (1755-ben). 1756-ban Nevil
Maskelyne, az ötödik Királyi Csillagász nekiállt, hogy elkészítse a
brit tengerészeti és csillagászati évkönyvet a grennwichi Királyi Csillagvizsgáló
Intézeten áthaladó délkörre számítva. (British Nautical Almanac and
Astonomical Epfemeris for the Meridian of the Royal Observatory at Greenwich)
Mayer táblázatain alapulva Maskelyne emberei használható csillagászati
évkönyvet állítottak össze , amely a Hold pozícióit tünteti fel, minden
délben és éjfélkor. Az évkönyv első kiadása 1767-ben volt, de már 1811-ben,
Mayerlyne halálakor a könyv tele volt hibákkal. A helyzet annyira súlyos
volt, hogy 1830-ban a Brit Tengernagyi Hivatal fölkéri a Királyi
Csillagászati Társaságot, hogy teremtsen rendet az összegabalyodott táblázatokban.
Ez meg is történik, hiszen az 1834-ben kiadott
és jelentősen javított Nautical Almanach (Tengerészeti Almanach)
egy elég precíz csillagászati évkönyv. Az
előző fejezetben említett Babbage munkássága is erre az időszakra esett.
Ha valaha elkészül a gépe, akkor jelentős segítségére lehetett volna a
kor matematikusainak.
- A későbbiekben meghatározó szerepet
töltött be George Boole munkája, amely 1847-ben jelent meg
"A logika matematikai analízise" címmel. A kortársak tökéletesen
értetlenül fogadták a művet, csak századunk
közepe óta alkalmazzák a benne leírt elméleti alapot, tehát a Boole-algebrát
a számítógépek logikai tervezéséhez és programozásához.
18.1.d.) Herman Hollerith, az IBM atyja
Új verzió: http://tferi.hu/kulturtortenet-uj-verzio
- Az amerikai számítógépipart szintén
egy lyukkártyás berendezés alapozta meg. A lyukkártya alkalmazásának másik
úttörője Herman Hollerith volt. Az Egyesült Államok Belügyminisztériumának
Népszámlálási Hivatala (Census Office of the United States Departement
of Interior) már 1880-ban felvetette a
kérdést, hogy a mindenfelől bejövő adatok feldolgozásának legalább egy
részét jó lenne gépesíteni. A módszer, amelyet John Shaw Billings
(1839-1913) és Herman Hollerith (1860-1929) alkalmazott, a lyukkártyán
alapult.
-
Egy kis előzmény: Hollerith 1879 októbertől 1883 augusztusig tartozott
a Népszámlálási Hivatal állományába, majd egy évre rá állást kapott a Szabadalmi
Hivatalban. (Bal oldali képen.) Ezt követően a népességi statisztikák
feldolgozásával foglalkozó gépet kezdett építeni, melyre 1889-ben kapta
meg a szabadalmat. Ezt a rendszert használták már 1890-ben is! E munkája
mellett kiépített egy kereskedelmi szervezetet is, a Tabulating Machine
Company-t. 1911-ben ez a társaság átalakult Computer-Tabulating-Recording
Company-vé, amelyhez 1914-ben lépett be Thomas J. Watson.
(Jobb oldali képen) Eme picike kis társaságból lett 1924-től kezdve az
International
Business Machine Company, azaz az IBM,
a mai számítástechnikai piac (kék) óriása. A másik személy: Billings már
az 1870-es népszámlálásban segítséget nyújtott egy élelmezési kérdéssel
kapcsolatban. Billings őrnagy
szemmel láthatóan nagy adminisztráció tehetséggel és érzékkel rendelkezett.
1876-ban kinevezték a John Hopkins Alapítvány egészségügyi
tanácsosává. Itt fontos szerepet játszott kórházak és más egészségügyi
intézmények közegészségügyi problémáinak megoldásában. 1891-ben előadás-sorozatot
tartott a Pennsylvaniai Egyetemen higiéniáról és élettartam-táblázatokról,
1893-ban pedig az egyetemi kórház igazgatójává
nevezték ki. 1895-ben kilépett a hadseregből és az egyetem higiéniai tanszékének
professzora lett. 1896-ban az egyetemet elhagyva megalapította a
mai New York-i Közkönyvtárat.
- Visszatérve a népszámlásokra: az 1880-as és az 1890-es népszámlások
alkalmával Billingset bízták meg az élettartam-táblázatokkal kapcsolatos
munkákkal. Hollerith (jobbra, külön képen, 1880-ban) )az olyan fontos jellemzőket,
mint hogy egy személy férfi-e vagy nő, hazai születésű-e vagy külföldi,
néger vagy fehér, hány éves,... A rendszert először úgy tervezte meg, hogy
egyedi kártyák helyett folytonos szalagot
használt, amin időnként lyukak voltak.
Eme szalagot kefékkel olvasta le, ugyanis egy kefe lesüllyedt, ha volt
lyuk, nem süllyedt le, ha nem volt. A kefék lesüllyedése zárt egy áramkört,
amibe elektromechanikus számlálókat építettek
bele. Az 1890-es népszámlálás alkalmával már egyedi kártyákat alkalmaztak.
Az utóbbi felmérhetetlen fontosságúnak bizonyult, hiszen így a kártyákat
különböző helyeken különböző emberek készíthették el. Ráadásul fel lehetett
tenni olyan kérdéseket is a gépnek, hogy egy adott populációból (államból
vagy városból) hányan rendelkeznek több, jelzett tulajdonsággal. (Például
hány néger nő van Washington államban, akiknek 2 gyereke van és 30 évesnél
fiatalabbak). Az 1890-es népszámlálás adatainak Hollerith rendszerével
való rendszerével feldolgozása olyan sikeres volt, hogy már egy hónappal
azután, hogy a népszámlálás adatai Washingtonba beérkeztek Robert P.
Porter, a népszámlálás főfelügyelője
bejelenthette az eredményt:
- "A tizenegyedik népszámlálás 63 000 000 személy és 150 000 kisebb
polgári körzet adatait dolgozta fel. Minden egyes részlet kezeléséhez egymilliárd
lyukat kellett kártyára vinni. Mivel Mr. Hollerith elektromos osztályozó
rendszere segítségével könnyű volt a számolás,
bizonyos kérdéseket most tehettünk
föl először. Ilyenek például:
- A született gyerekek száma.
- Az élő gyerekek száma.
- Az angolul beszélő családok száma.
Az elektromos rendszerező gép lehetővé
tette, hogy a jegyzékekből minden információt összegyűjtsünk, akármilyen
módon szerepelnek is bennük. "
- Hollerith a szóban forgó kártyákat 6 5/8-szor
3 1/4 hüvelykesre tervezte (körülbelül 17x8 cm) és 288 helyen lehetett
őket kilyukasztani. Azért kellett ezt a méretet választania, mert a Szövetségi
Nyomdában ekkor ilyen méretűnek gyártották az akkori egy dolláros pénzjegyeket.
Érdekes, hogy a lyukkártyák azóta is ekkorák !
A sikeren felbuzdulva Hollerith megalapította a már említett Tabulating
Machine Company-t, ahol a további gépeket és kártyákat
gyártották. Az amerikai kísérlet sikere tűzbe hozta a kanadai
és nyugat-európai népszámlálások irányítóit és az üzlet felvirágzott. A
gépet a következő, 1900. évi népszámláláson is több módosítást bevetve
alkalmazták. Ekkorra a Népszámlálási Hivatal a gépeket bérleti díj
fejében alkalmazhatta.
18.1.e.) Elektromos számológépek, Turing-gép
Az USA-ban az 1930-as években többekben is felvetődött az elektromos számolást
segítő gépek alkalmazásának lehetősége. Hollerith lyukkártyás gépeit csak
1928-ban kezdték el csillagászati táblázatok készítésére alkalmazni
széles körben. Az új-zélandi Leslie John Comrie (1893-1950) készített
pár táblázatot a Hold pozíciójáról. (L. J. Comrie: On the Contruction
of Tables by Interpolation - Táblázatok kiszámítása interpolációval).
Ez a (szinte) jelentéktelen kis könyvecske egy döntő lépésnek bizonyult,
hiszen az eredetileg statisztikai és biztosítási célokra használt gépet
most először vették igénybe tudományos célokra. A Hold mozgásának leírására
azonban nagyon bonyolult számítások kellettek, de ezt csak hosszadalmas
és meglehetősen unalmas munkával lehetett
elvégezni. Sokkal célszerűbb lett volna ezt a munkát gépesíteni
egy jó, gyors, megbízható módszer segítségével. A megfelelő gép azonban
hiányzott.
- Wallace J. Eckert (1902-1971) munkássága is fontos. 1931-ben
szerezte meg doktori címét a Yale Egyetemen. Azonban már 1926-ban elment
a Columbia Egyetemre, ahol a csillagászat tanársegédje lett. Miután elnyerte
a doktori címét, docens lett és hozzálátott, hogy felszereljen egy számítástechnikai
laboratóriumot. Ennek a Számítási Irodának (Computing Bureau)
a fejlődéstörténete nem érdektelen, hiszen ez volt az első lépés abban
a folyamatban, amelynek során az IBM a hagyományosnak mondható lyukkártyás
gépekről áttért az elektronikus gépekre. 1929-ben Benjamin D.
Wood, a Columbia Egyetem kutatási hivatalának vezetője
rávette az IBM akkori vezérigazgatóját, Thomas J. Watsont,
hogy alapítsa meg a Columbia Egyetem Statisztikai Hivatalát (Columbia
University Computing Bureau).
Ez a hivatal működtette az imént említett
számítástechnikai laboratóriumot is. Alig egy évvel alapítása után, 1930-ra
olyan sikeresen működött a laboratórium, hogy Watsont megbízták egy különleges
táblázatszerkesztő gép megszerkesztésével. 1931-ben helyezték üzembe a
"differencia-tabulátorként" emlegetett szerkezetet, amely gyakorlatilag
Babbage gépének egy modernizált változata volt. A Hivatal olyan sikeres
volt, hogy ügyfelei közé tartozott a Columbia Egyetem, a Carnegie Alapítvány,
a Yale, a Pittsburghi, a Chicagói, az Ohiói, a Harvard, a California és
a Princeton Egyetem. Gyakorlatilag minden lényeges észak-amerikai
felsőoktatási intézmény. 1933-ban hozták létre a Csillagászati Számítási
Irodát (Astronomical Computing Bureau),
amely a nyereségorientált Statisztikai Hivatallal szemben tudományos célú
volt. Csillagászok használták főleg gigantomán számításaik elvégzésére.
Ezek a fejlesztési igények fokozatos kihívást jelentettek az IBM mérnökeinek,
akik kénytelenek voltak újabb és újabb fejlesztésekkel
előrukkolni.
Konrad
Zuse, 1945.
Forrás:
Computer History
http://www.computerhistory.org/ |
- Az első jelentős sikerű, jelfogókkal
működő, mechanikus rendszerű számológépet Konrad Zuse berlini
mérnök alkotta meg. A csupán mechanikus Z1, majd a már jelfogókkal is ellátott
Z2 után megépítette a Z3-at, a világ első jól működő, programvezérlésű,
kettes számrendszerben dolgozó, elektromechanikus számológépét.
Zuse gépei Babbage készülékeihez hasonlóan
működtek, de reléi révén sokkal gyorsabban. Zuse nagy tragédiája, hogy
a náci Németország nem értékelte a munkáját és csak sokkal később ismerték
el zsenialítását. Zuse gépe a ma is használt lebegőpontos számábrázolást
alkalmazta és a vezérléshez egy ugyan kezdetleges, de programozási
nyelvet használt, a Plankalkült. |
- 1937-ben Howard H. Aiken, a Harvard
Egyetem továbbképzős fizikus hallgatója fejti ki, hogy szerinte mi lenne
fontos egy elektronikus számítógépben. Négy fő különbséget jelöl meg a
lyukkártyával működő adatfeldolgozó/könyvelő
és a tudományos célú számítógépek között:
1. Egy tudományos célú gép legyen képes mind pozitív, mind negatív
számok kezelésére.
2. Működése legyen teljesen automatikus,
ne igényelje ember(ek) aktív közreműködését.
3. Használjon különféle matematikai függvényeket, amik az eddigieknél
lényegesen bonyolultabbak is lehetnek.
4. A matematikai műveletek sorrendjében
végezzen el egy számítást.
Szerinte ezt a négy követelményt kell kielégíteni ahhoz, hogy az IBM által
gyártott lyukkártyás adatfeldolgozó gépeket lehessen alkalmazni tudományos
célokra is. (H. H. Aiken: Proposed Automatic Calculating Machine
- Javaslat egy automatikus számítógépre) Javaslata úgy látszik,
hogy feltűnt T. H. Brown-nak, a Harward professzorának, mivel
Eckerttel és munkatársaival meglátogatta Aikent,
és ezzel beindított egy együttműködést Aiken és az IBM között, amely 1939-ben
kezdődött és 1944-re fejeződött be. 1944. augusztus 7-én Thomas J. Watson,
az IBM nevében a Harward Egyetemnek ajándékozta az IBM Automatic
Sequence Contolled Calculatort. (IBM Automatikus Sorosan Vezérelt Számológépét)
L. J. Comrie írja egy, a Nature-ben megjelent cikkében: "Ez a gép Babbage
elméletének megvalósítása, bár fizikai formáját a XX. század mérnöki és
tömegtermelési módszereinek köszönhetően nyerte
el."
- Ezen elektromechanikus gép a számok tárolására 72 db számlálót tartalmazott,
ezek mindegyike 23 számjegyet és egy előjelet
tudott tárolni. 60 további regiszter is volt benne az állandók tárolására,
ezeket kézi vezérlésű kapcsolókkal lehetett
beállítani. A gép kb. 6 másodperc alatt hajtott végre egy szorzást és kb.
12 alatt egy osztást. További három egység tartozott hozzá, ezekkel a logaritmus-,
az exponenciális és a szinusz/koszinusz-függvény értékeit lehetett
számítani. A gépet egy papírszalag segítségével
lehetett vezérelni, amelyre sorosan vitték fel a gépnek szóló utasításokat
vagy parancsokat. Minden utasítás 3 részből állt: az első azt mutatta,
hol található az adat, a második azt, hogy hol kell tárolni a végeredményt,
a harmadik azt, hogy milyen műveletet kell végezni. A gép "beceneve" MARK
I. volt. (Külön képen) A gép méretei: 8 láb magas, 51 láb hosszú, 2 láb vastag,
51 tonna súlyú és kb. 750ezer alkatrészt tartalmaz.
(Felső kép és adatok:
http://www.tcf.ua.edu/az/ITHistoryOutline.htm)
Idővel az Egyesült Államok Haditengerészete
és Légiereje vette át kezelését, mivel lőelemszámításokat végeztek segítségével.
Hamarosan megépült a MARK II, III., és
IV., amik a sorozat első tagjának fejlesztései voltak. De mégsem ez vezetett
a sikeres megvalósuláshoz! A valódi sikert az IBM azon felismerése hozta
meg, hogy a tudományos társadalomnak nem bonyolult számításokat gyorsan
végző gépek, hanem elektronikus úton, digitális számjegyekkel dolgozó
valódi "gondolkodó" számítógépek kellenek.
Az elektromechanikus gépek zsákutcáját mi sem jellemzi jobban, mint az,
hogy az ENIAC néven megépült első valódi gép ugyanabban az évben készült
el, mint a MARK II. (1946) és az ENIAC működési sebessége 500-szorosa volt
a vetélytársának.
- Gyakorlatilag
ugyanezen kívánalmakat fogalmazta meg Kalmár László és Alan Mathison
Turing is. Ez utóbbi amerikai matematikus
az 1930-as években elsőként adta meg a program és a programozható
számítógép modelljét. Ez a modell lett a róla elnevezett
Turing-gép.
1937-ben bebizonyította, hogy létezik olyan programozási feladat, amely
nem oldható meg: megmutatta, hogy kizárólag a rekurzív függvények programozhatók,
de azok mindig. Képen: Alan Turing. Eredeti kép:
http://www.math.ohio-state.edu/foundations/
18.2.) Elektronikus számítógépek
18.2.a.) Az első számítógép, az ENIAC
- Már az első világháborúban fontos volt
a tüzérség ellátása egészen pontos lőelem-számítási táblázatokkal, hiszen
az ellenséget minél hatékonyabban kellett zárótűz alá, de minél pontosabban.
Nem volt elegendő a lövés szögét és sebességét kiszámítani, de bele kellett
kalkulálni a lövedék anyagát, légellenállását, a levegő sűrűségét,
hőmérsékletét, ...
Ezen igény kielégítésére alapították meg a Ballisztikai Kutató Laboratóriumot.
(Ballistic Research Laboratory) 1944-ben a Laboratóriumban volt
néhány a szabványos IBM lyukkártyás gépekből
és az IBM készített egy speciális szorzógépet is külön a Laboratóriumnak.
(Az üzembe helyezés olyan sikeres volt, hogy utána tucatnyi kormányszerv
és vállalat is felszerelt hasonló gépeket, közöttük a Los Alamos-i
Tudományos Laboratórium, ahol az atombombán dolgoztak.)
- A Ballisztikai Laboratórium teljes állománya
200 fő körül mozgott, melynek jelentős része az analitikai gépbe táplálta
be az adatokat, illetve az abból kijövő lyukkártyákat dolgozta fel.
Sajnos Európában az 1930-as évek puskaporos
levegőjének hatása oly' annyira fokozódott, hogy eleve inkább női kiszolgáló
személyzetet képeztek ki. A háború kitörésekor pedig egyértelmű lett a
cél: ballisztikai lőelemszámításokból minél többet és minél pontosabbat
kell produkálni a lehető legrövidebb idő alatt. Nyilvánvalóvá lett, hogy
a mechanikus, illetve az elektromechanikus gépek nem tudják produkálni
a kívánt sebességet. Érdekes adat, hogy egy tipikus röppálya kiszámításához
körülbelül 750 szorzásra van szükség, valamennyit 4-6 tizedes jegy pontossággal
(legalább). Hasonlítsuk össze a kor lehetőségeit:
Elnevezés: |
Rövid leírás: |
Szükséges idő: |
Pontosság: |
Gyors ember |
kézzel |
30-40 óra |
4-6 jegy + hibák! |
Asztali számológép |
mechanikus |
3-4 óra |
4-6 jegy |
Harward-IBM |
elektromos és mechanikus |
1 óra |
5-7 jegy |
Bell Telephones Co. |
Elektromechanikus |
20-30 perc |
5-7jegy |
MARK II. |
elektromechanikus |
10-15 perc |
5-7 jegy |
ENIAC |
elektronikus digitális |
kb. fél perc |
8-10 jegy |
|
BALRA: Munka közben az ENIAC-kal Eredeti verzió:
http://arts.music.arizona.edu/
Érdekesség, hogy 1945. szeptember 9-én leállt a Harvard egyetem Mark II-es gépe. Grace Hopper
a gépben kutakodva 15:45-kor talált egy éjjeli lepkét (bug) és innen kezdve az ismeretlen számítógéphiba
neve bogár lett (computer bug). A hölgy különben a Harvard egyetem kutatója volt, többekkel együtt ő
is segített a Mark I és II programozásában, majd később a Haditengerészet admirálisa lett.
Kép eredetije:
http://www.computerhistory.org/
|
Az ENIAC "hátsó" része
Eredeti adatok és képek:
http://arts.music.arizona.edu/
illetve:
http://www.tcf.ua.edu/az/ITHistoryOutline.htm
|
- Így ugye érthető, hogy az új ötlet, az ENIAC,
milyen óriási előrelépést jelentett! A legjelentősebb problémát a gépbe
beépítendő elektronika jelentette. Az akkori kor legmodernebb (éppen ezért
cseppet sem olcsó) eszközéből, az elektroncsőből mintegy 18000-et kellett
beleépíteni. Ezek részint jelfogóként, részint tárolóként szolgáltak. A
munka 1943. május 31-én kezdődött. A gépezet, amely egyenlőre csak tervasztalon
létezett, az Electronic Numerical Integrator And Computer
nevet kapta (Elektronikus numerikus integrátor és számítógép).
A fejlesztési
és megépítési költségeket 150 000 USA-dollárra becsülték. A dolog problematikáját
az elektronikus gépek megbízhatósága okozta, valamint a gyakran "elfáradó"
elektroncsövek Jellemző, hogy 17000 elektroncsővel
és másodpercenként 100000 művelettel számolva minden egyes másodpercben
1,7 milliárd hibalehetőség kiküszöbölését kellett megoldani, mivel elegendő
volt, ha csak egyetlen egy elektroncső
hibásodott meg.
Főbb megalkotói (balról jobbra): J. Presper Eckert, Jr.; John Grist
Brainerd; Sam Feltman; Herman H. Goldstine; John W. Mauchly; Harold Pender; G. L.
Barnes vezérőrnagy; Paul N. Gillon ezredes. A gépben 16 fajta,
17468 darab elektroncső, 70 ezer ellenállás, 7200 kristálydióda, 10 ezer
kondenzátor, 4100 relé helyezkedett el egy körülbelül 2,5 méter magas és
40 méter összes hosszúságú szerelvényfalon. A gép teljesítményfelvétele
174 kW volt! Elhelyezéséhez egy 30 méternél hosszabb terem kellett és az
ENIAC 30 tonnát nyomott.
- A gép aritmetikai része 20 akkumlátort tartalmazott (az összeadáshoz
és a kivonáshoz), továbbá egy szorzó- és egy kombinált osztó- és négyzetgyökvonó
egységet. A számokat az ENIAC-ba egy konstans beviteli egységgel lehetett
bejuttatni, amely egy szabvány IBM kártyaolvasóval
működött. Az olvasó szabvány lyukkártyákat tapogat le, amelyek 80x16 jelet
tartalmaznak. Az eredményeket ugyanilyen lyukkártyára nyomtatta ki az ENIAC.
Ezekről egy szabványos IBM tabulátor (nyomtató) segítségével lehetett táblázatokat
készíteni. Három függvénytábla-egység tárolja a táblázatok adatait.
Mindegyik egy-egy hordozható kapcsolókkal
ellátott függvénymátrixszal van kapcsolatban, ezeken egy független változó
104 értékének mindegyikét 12 számjeggyel és 2 előjellel lehet beállítani.
A számolás közbe kapott számokat akkumlátorokban lehet tárolni, illetve
ki is lehet nyomtatni. Az akkumlátorok egyszerű gyűrűsszámlálókból
voltak felépítve, amik 10-féle eredményt tudtak tárolni. A kapott impulzus
egy állapottal tovább billentette őket, ha pedig a 10. állapotból is tovább
kellett billenniük, akkor egy jelet adtak le, majd az első állapotba mentek
vissza. A gyűrűs számlálók egy számjegyet tudtak tárolni. Minden egyes
akkumlátor ilyen és ehhez hasonló számlálókból állt össze. Egy-egy összeadás
és kivonás 1/5000 másodpercet vett
igénybe. A szorzóegység egy szorzást 14 összeadásnyi idő alatt, azaz kb.
3 millimásodperc alatt végzett el. Az osztás a 10-es rendszerben
némiképp bonyolultabb, így kb. 143 összeadásnyi idő kellett hozzá, azaz
kb. 30 millimásodperc. A négyzetgyökvonáshoz kb. ugyanennyi.
- Az iszonyú mennyiségű és akkoriban még
igen megbízhatatlan elektroncsövek állandóan elromlottak. Viszont
ebben a kuszaságban lehetetlen volt az egy-két hibás elektroncsövet megtalálni.
Így az üzemeltetők azt az első látásra furcsa eljárást alkalmazták, hogy
egyszerre cserélték ki az összes elektroncsövek,
amikor azok várható élettartamuk felénél jártak. Az ENIAC átlagosan 2-5
órát működött, majd jött 1-2 napos hibakeresés és programozás. A gép maga
1955-ig működött, majd múzeumba került. Az ENIAC nagy tragédiája volt,
hogy már elkészültekor is elavult.
18.2.b.) Neumann János, a modern számítástechnika atyja
Új verzió: http://tferi.hu/kulturtortenet-uj-verzio
Neumann János 1945-ben kapcsolódott be az ENIAC
építésébe. Akkoriban ő volt a világ egyik legnagyobb matematikusa
és az egyik legzseniálisabb tudósa. Segítségét Szilárd Leó, az atombomba
és Albert Einstein, a relativítás atyja is igen sokra értékelte.
Neumann
munkásságának eredményeképpen a "First Draft..."
nevű belső jelentésben elsőként foglalta össze a modern számítógép
technikai és elvi követelményeit, valamint
a tárolt program elvét a soros működésű, memória-szervezésű architektúra
mellett. (Képen: Neumann János. Eredeti kép:
http://www.computerhistory.org/)A
fő elvek a következők voltak:
1. A számítógép legyen teljesen elektronikus.
Külön vezérlő és végrehajtó egysége legyen.
2. Kettes számrendszert használjon.
3. Az adatok és a programok ugyanabban
a belső tárban, a memóriában legyenek.
4. A számítógép univerzális Turing-gép
legyen.
Mind a mai napig valamennyi számítógép Neumann-elvű!
Az ENIAC megépítésétől, tehát a tisztán elektronikus számítógép
megszületésétől kezdve soroljuk generációkba
a számítógépeket. Az első generációs gépek között azonban nem is az ENIAC
volt az első, hanem a teljesen titokban, Angliában épített katonai kódfejtő
gép, a Colossus. Miután ez a gép sokáig még katonai célokat
szolgált, így létezésére csak 1975-ben derült fény.
18.2.c.) A többi első generációs számítógép (kb. 1951-1956)
Az EDVAC egy kicsi részlete |
Ugyancsak híressé vált az ENIAC utódja,
a működését 1949-ben kezdő EDVAC.
(Electronic Discrete VAriable Computer)
is, amely az első belső programvezérlésű, elektronikus,
digitális, univerzális számítógép volt. Ez a gép már valamivel megbízhatóbban
működött, mint az ENIAC, de lényegében ugyanazok voltak a bajai.
(alkatrészek, csere, nagy fogyasztás, iszonyú költségek)
A valamivel korábban Angliában elkészített EDSAC is ugyanezeket
az elveket alkalmazta.
Az első sorozatban gyártott számítógép
az 1951-ben elkészült Univac (Universal Automatic Computer)
volt. Ekkor a világon már hat számítógép üzemelt. Az IBM akkori elnöke,
Thomas Watson szerint: "Úgy gondoljuk, hogy a világpiacon talán öt darab számítógépet
tudnánk eladni." Ennek ellenére cége is bekapcsolódott a versenybe. A jóslat
nem, de a döntés igen sikeresnek bizonyult.
A programozás ekkor vagy huzalos kialakítású
volt, vagy a gép saját nyelvén történt tömény matematikával. Ekkor még
szavak nem voltak, csak matematikai kódok. Egy angol atomtudós fejlesztette
ki azt a programot, amely a gép működéséhez közel álló szavakat alkalmazott,
a program leírásában pedig már nem
számokat, hanem a funkcióra utaló kisebb angol nyelvű betűcsoportokat használtak.
Ez az assembly nyelv szolgált
később a többi számítógépes nyelv alapjául.
Képek forrása:
http://www.computerhistory.org/
|
További első generációs gépek:
18.2.d.) Második generációs számítógépek (kb. 1956-1964)
Új verzió: http://tferi.hu/kulturtortenet-uj-verzio
Az 1948-ban feltalált tranzisztort csak 1956 körül építették be
kapcsolóelemként a rövid élettartamú elektroncső
helyett és ekkor már széles körben alkalmazták a ferritgyűrűstárat
memóriaként. Ettől kezdve számítjuk a második
generáció megjelenését. A háttértár szerepét a legelső
mágnesszalagtól (IBM 726, 1953) a merev hordozójú
mágneslemez vette át. Megjelentek a magasabb
szintű programozási nyelvek is, elsőként 1957-ben az IBM által finanszírozott
Fortran
(FORmula TRANslation), amely jelképes, általánosan használt formalizált
nyelv.
Az
új kapcsolóelemekkel lehetőség nyílt a miniatűrizálásra is. Ezek a gépek
már elérték az 50-100 ezer művelet/sec sebességet, s a térfogatuk egy köbméter
alá csökkent. Ekkor még igen gyakori volt, hogy a gépek számára egy külön
klimatizált, pontosan beszabályozott nedvességtartalmú
és hőmérsékletű szoba szolgált.
1955-ben az AT&T Bell Laboratóriumában Felker és Harris megépítették az első teljesen tranzisztorokkal müködő
számítógépet, a TRADIC-ot. Részletek: 19.t fejezet.
A legismertebb második generációs gépek:
18.2.e.) Harmadik generációs számítógépek (kb. 1964-1975)
Új verzió: http://tferi.hu/kulturtortenet-uj-verzio
1958-ban Jack Kilby a Texas Instruments-nél feltalálta az integrált áramkört (IC), de
tényleges felhasználása több évet csúszott. Ezek segítségével az
eddigi monstrumok lényegesen kicsinyíthetőkké
váltak. Az IC-k kezdetben 16, majd 64 bit tárolására képes memóriaként
jelentek meg, s néhány ezer tranzisztornak megfelelő áramköri elemet alakítottak
ki egy-egy lapkán. Az ilyen elemeket tartalmazó gépek már elérték a másodpercenkénti
1 millió műveletet. Ez a műveleti sebesség lett az 1 MHz-es alapsebesség.
A mai processzorok sebességét is ebben a mértékegységben szokás
megadni. Elkészült az IBM 360-as, majd az IBM 370-es sorozata, amelyek
sok tekintetben világszabvánnyá lettek. Eme
gépekből már nagyobb sorozatokat is kiadtak. Mivel gyakorlatilag az amerikai
üzleti világ szinte minden nagyvállalati szereplője akart magának egy ilyen
gépet, ezért az IBM óriási sikere volt ez a két sorozat. Az új géptípus
magával hozta a programozási nyelvek új nemzedékének megjelenését
is: PL/1, Basic, COBOL,
LISP, LOGO
nyelvek mellett ekkor alakult
ki a Pascal nyelv is, valamint a UNIX operációs rendszer.
Az operációs rendszerek területén a Unix
megjelenése hozott áttörést. Technikai érdekességként 1966-ban megjelent az első (telefon-)modem.
(jobb oldali képen) A számítógépekhez különféle perifériák csatlakoztak,
például: mágnesszalag, mágneslemez, terminál, sornyomtató, stb.
(Képek forrása:
http://www.computerhistory.org/)
A legismertebb
harmadik generációs gépek:
18.2.f.) Negyedik generációs gépek (kb. 1975-)
|
Új verzió: http://tferi.hu/kulturtortenet-uj-verzio
Eme gépeket már a magas fokú integráltság mellett az
egy szilárd testben megvalósult teljes működési egység jellemezte. Az
Intel
(INTegrated ELectronics) által 1971 decemberre kifejlesztett
első, Intel 4004 jelzésű mikroprocesszor (jobbra - Forrás:
computerhistory.org)
ugyan egy nagyobb tárolókapacitású memóriát célzó fejlesztés melléktermékeként
jött létre, mégis ez a négybites áramkör indította el a mai, tömegméretekben
gyártott számítógépek fejlesztését. Később a nyolcbites Intel 8008, majd
az Intel 8080 jelzésű processzorok tömeggyártása tette lehetővé a számítógépek
elterjedését az otthonokban is. Ez
a chip a maga 2300 tranzisztorával egyedül kb. akkora teljesítményű számolást
tett lehetővé, mint a maga korában az egész ENIAC óriásgép. 1974 júniusában
jelent meg a piacon az első 8 bites processzor, az Intel 8080-as, aminek
fejlesztését, 8088-as néven építik majd be az első IBM PC-be. (bal oldali képen: IBM
legelső, 8 inches floppy-ja, 1971 - fejlesztőcsapat vezetője: Alan Shugart;
Forrás: http://www.ibm.com/)
|
1972-ben kezdték tervezni és 1976-ban jelent meg a Cray I nevű szupercomputer,
mely vektorgrafikus képességeit először hasznosította kereskedelmi mennyiségekben.
A korát messze megelőző gép sebessége a sok arpó összetevő sebességének finom összehangolásából adódott.
Sebesség: 166 millió lebegőpontos művelet másodpercenként. Méret 58 köbláb.
Súly: 5300 font. Technológia: integrált áramkörök (IC-k). Órajel: 83 millió beütés másodpercenként.
Változók hossza: 64 bit. Utasításkészlet: 128 db.
|
|
1976-ra megjelent a home computer, amely eleinte inkább technikai
érdekesség volt. A legelső ilyen gépet nagy
szériában az Apple dobta piacra.
Lassan feltűntek a billentyűzetek és a monitorok is az addig kizárólagosan
használt lyukkártyák, lyukszalagok és nyomtatók mellett. Az igazi
áttörés egy jó üzleti érzékkel megáldott fiatalembernek, William "Bill"
Gates-nek és társának, Paul Allan-nek
köszönhető, akik Altair gépre
elkészítették a Basic nyelv egy változatát. Ők alapították meg a mára
a világ legnagyobb szoftvercégévé terebélyesedett
Microsoft-ot.
Ettől kezdve nem kellett kapcsolókat állítgatni és lámpákat figyelni, elég
volt egyszerű parancsszavakat beírni a gépbe.
Bal oldalon: Bill Gates. Eredeti kép:
corbis.com
|
Levetkőztetett
IBM merevlemez.
Forrás: ibm.com/ |
Ez
a gépi fordító ugyan elfoglalta a négy Kilobyte-os memóriájú gép
két Kilobyte-ját, ám a fennmaradó területen az akkori időhöz képest kényelmesen
lehetett programozni. 1981. április 24-én lépett színre
az IBM az első nem nagyvállalatok számára gyártott gépével (bal oldali
képen. Forrás: ibm.com/),
az IBM PC-vel egy titkos floridai projectje révén az IBM
szokásaival ellentétben úgynevezett nyilvános
építkezéssel, azaz a kereskedelemben kapható alkatrészekből összerakva.
A készülék titkos eleme a működtető BIOS,
amelyre a Microsoft által átalakított CP/M alapú operációs rendszer épült,
az MS-DOS. Főbb jellemzői: nagyon kicsi memória (kb., akkor 8 KByte), csak
szövegek megjelenítésére képes MDA monitor, egy billentyűzet és egy kazettás
magnó. (NEM floppy!) Az Apple Computer a főbb amerikai lapokban egész oldalas
hirdetésben üdvözölte a vetélytárs
megjelenését. Az IBM PC nem tudott igazán versenyre kelni a sokkal jobb
minőségű Apple géppel, de volt egy óriási előnye: olcsóbb volt! Az amerikai
PC-vásárlók ezért inkább az IBM PC-ket részesítették előnyben. Az IBM PC
bemutatóját a szakma ugyan fanyalogva fogadta, de a nagy cégek és
a kormányhivatalok bíztak az IBM-ben és már 1984-ben kétmillió PC-t használtak.
Természetesen a hasonmásgyártók sem maradtak tétlenek: a Compaq
már 1982-ben színen volt és hamarosan több tucatnyi cég követte őket.
A hagyományos szöveges operációs rendszeren
először az Apple lépett
túl, mivel a Xerox
cég Palo Alto-i irodáiban szigorúan belső használatra kifejlesztett grafikus
operációs felületet (GUI=Graphic User Interface)
újraalkotta a saját gépei számára, a felhasználók
kezébe egeret adott és így kiváltotta a feleslegesen
hosszú parancsok unalmas begépelését. Az IBM PC-k ezt a módszert csak jelentős
késéssel tudták követni a Microsoft által tervezett Windows operációs rendszerrel.
Hogy akkor mégis miért került csődközelbe a kilencvenes évek közepére az
Apple? Egyszerű! Az Apple rendkívül szigorúan őrizte saját gépeinek operációs
rendszerét és gyártási technológiáját, míg az IBM szívesen adta el operációs
rendszerét, BIOS-át, valamint egyéb fejlesztéseit a PC-t gyártó cégeknek.
Ezzel megkímélte magát a termelés minél gyorsabb felfuttatásából adódó
óriási pénzügyi kiadásoktól, valamint az általa és másolói segítségével
forgalmazott PC-kkel elárasztotta a világot.
A nyolcvanas évek a PC-k árának drasztikus csökkenését, valamint teljesítményének
rohamos növelését hozták. A kezdetek igen
szerény teljesítményű asztali gépeit fokozatosan egyre jobbakra
cserélték le és a mai gépek már valóságos erőművek. A hagyományos nagygépek
eleinte háttérbe szorultak és a hálózatok széles körűvé válása tette csak
újra fontossá őket. Megjelentek a hordozható gépek, majd a minigépek
után a mikrogépek. Az Internet rohamos
fejlődése a '90-es évek igazi sikersztorija. A World Wide Web
nyújtotta lehetőségek az emberiség számára szélesre tárták a világ megismerésének
eddig meglehetősen zárt kapuit. Az IBM is nyitott és a hagyományos
PC-gyártás mellett belefogott más projectekbe, a képen például az 1997-ből
a sakk-világbajnok Kaszparov mérkőzik az IBM Deep Blue gépével.(Forrás:
ibm.com)
18.2.g.) Ötödik generáció (kb. 1980-)
A Neumann-típusú számítógép mára elérte
teljesítmény csúcsát. Természetesen lehetnek és lesznek is még további
fejlesztések, de ezek már nem valószínű, hogy a Neumann-gépeken belül hoznak
radikális megújulást. Az áttörést talán az 1993-ban Leon O. Chua
és Roska Sándor által bejelentett forradalmian új módszer hozza
meg. Az elv lényege az, hogy analóg módon
működő, kicsi számítógépek ezreit működtetik összekapcsolva, logikai műveletekkel
kombinálva, szemben az eddig elterjedt egy vagy néhány nagyteljesítményű
processzoron alapuló rendszerekkel. A kezdetben tárolt programú
tömbszámítógép 1996-ban vált programozhatóvá. A CNN (Cellular Neutral
Network), azaz a celluláris neutrális hálózat egy chipen belül közel
tízezer kis feldolgozóegység együttes munkájával másodpercenként egytrillió
művelet elvégzését oldja meg.
Ez a sebesség 106 MHz-nek felel
meg, ami legalább százszorosa a Neumann-elven működő processzorokénak,
ráadásul a gyártási költség nagy szériában azonos nagyságrendű amazokéval.
Az első bemutatkozó alkalmazása a bionikus szem, amely képfeldolgozás és
alakfelismerés területén máris forradalmi változásokat érlelt. Most a legnagyobb
gyártók nem nagyon terveznek ilyen gépeket, vagy nem ismerik be.
Tehát ez most még zsákutca!
18.3.) A személyi számítógépek és a processzorok története
18.3.a.) Intel: a feltörekvő vállalat
- Az
(INTegrated ELectronics)
Új verzió: http://tferi.hu/kulturtortenet-uj-verzio
1981-ben az első IBM PC megjelenésekor az egyike volt a világ 5-6 vezető
mikroprocesszor-gyártó cégének. Ma a világ legnagyobb félvezető-gyártója,
a mikroprocesszorok területén pedig kb. 70 % a részesedése. Jellemző, hogy
az utána jövő második cégnek, a Motorolának
kb. 8-10 % jut.
- A céget 1968. augusztusában alakította meg Andrew Grove (eredeti
magyar neve: Gróf András), Gordon Moore és Robert Noyce.
Moore és Noyce a Fairchild Semiconductor-ból váltak ki, a vegyész Grove
a Berkeley Egyetemről csatlakozott hozzájuk. Noyce kifejlesztett egy fotokémiai
eljárást, amivel számtalan tranzisztort lehetett
egyetlen chip-re építeni. Akkor még kizárólag nagyszámítógépek léteztek
és ferritmagos memóriát használtak. Az Intel ezekhez kezdett el félvezető
memóriákat gyártani, amelyek lényegesen kisebbek és olcsóbbak, megbízhatóbbak
voltak és sokkal kevesebb energiát fogyasztottak,
mint bármelyik vetélytársuk, bár ez utóbbi szempont akkoriban még lényegtelen
volt. Első termékük egy 64 bites, azaz 8 byte-os statikus RAM memória volt
1969 áprilisában, ami a memóriák iránti kereslet miatt biztos alapot
jelentett. (Neve: Schottky bipoláris RAM)
- 1971. szeptemberben jelent meg az Intel
a világ első mikroprocesszorával, az Intel
4004-essel, ami 4 (azaz négy) bites volt.
A csapat vezetője Marcian E. Hoff volt. A nagyszámítógépre természetesen
már addig is készítettek számtalan processzort, de ezek sok különálló
áramkörből álló, terjedelmes egységek voltak. Az Intel-nek sikerült először
mindezt belezsúfolnia egyetlen kis lapkába, egyetlen mikrochip-be. Jellemző,
hogy az Intel 4004-es első felhasználása egy (főleg) Japánban megvalósított,
kijelző nélküli, papírszalagra nyomtató asztali kalkulátor volt.
(Neve: Busicom) Az újítás felkavarta a piacot, mivel már 1972-ben a Naval Postgraguate School
hallgatója, Gary Kildall megírta a PL/1-et, amely az Intel 4004-re írt legelső programozási nyelv.
Folytatás 1972-ben jött: Intel 8008-as néven jött az első 8-bites processzor.
- Az 1970-es éveket a 8 bites processzorok uralták, az Intel 1974.
júniusában jelent meg a 8080-as processzorral
és az 1976-ban született 8085-öt kínálta a felhasználóknak. Jellegzetes
felhasználása a legelső személyi számítógép, az Altair. Érdekes, hogy a
nevét a Star Trek televíziós sorozatban szereplő Enterprise űrhajó kalandjaiból
kapta. Eredeti ára: 395 dollár volt.
- 1978. júniusában jelent meg a cég első
16 bites processzorával, a 8086-ossal. Egy évvel később
készült el a 8088-as,
ami belül azonos volt a 8086-ossal, de külső adatbusza csak 8 bites volt.
Ez csökkentette ugyan a teljesítményt, de jóval olcsóbb rendszer építését
tette lehetővé. 1980-ban a 8086/88-as processzorokhoz kifejlesztik a 8087-es
co-processort, ami az első matematikai segédprocesszor volt a világon.
(FPU = Floating Point Unit = Lebegőpontos egység) Ez a 8086/88-as
számítási sebességét nagyságrendekkel megnövelte. A család
hamarosan kiegészült a periféria-vezérlő 8089-es processzorral is, ami
nem bizonyult sikeresnek. A Fortune 500 magazin szerint ez a processzor-pár
lett a "70-es évek üzleti trófeája".
18.3.b.) Az első IBM PC
-
Az IBM 1981. júliusában bejelentette az első IBM PC-t (ez látható a bekezdés
mellett balra), amibe az Intel 8088-as processzora került. Mellette
egy üres foglalat volt a 8087-es számára. Ezt a felhasználó egyszerűen
bedugva növelhette a rendszer teljesítményét. Az IBM akkoriban még nem
sejtette, hogy számára és az Intel részére is sorsdöntő lett ez a választás,
bár az IBM PC sikerét akkoriban még senki sem sejtette. Jellemző,
hogy az IBM legmerészebb terveiben is legfeljebb évi 10000 PC eladásában
bízott és mivel ez részükről nem volt valami nagy üzlet, így nem is volt
miatta nagy hírverés. Abban a szakemberek többsége egyetért, hogy a 8088-as
(jobbra, külön képen) nem volt egyértelműen a legjobb 16
bites processzor, de mégis megbízható volt és olcsó. Az Intel nemcsak processzorgyártó
volt, a memóriákon kívül számtalan más vezérlő áramkört gyártott, amelyek
szintén bekerültek a PC-kbe.
- A cég akkorra már erős pénzügyi háttérrel
és jó fejlesztőgárdával rendelkezett, így tudott alkalmazkodni az igényekhez.
A 8088-as 1 MByte memóriát tudott kezelni, ami az akkori 8 bites CPU-k
memóriája max. 64 KByte-ot tudott kezelni. PC előtti gépek: Commodore-64,
VIC-20, ZX-80, HT-1080-Z.
- Az IBM hamarosan kiküszöbölte a PC hibáit, például a szalagos lemezegységet
lecserélte floppy-ra. A kezdetleges, csak szöveget megjeleníteni képes
MDA helyett már grafikára is alkalmas CGA vagy Hercules monitort kínáltak
és alaposan felturbósították az egész PC-t. Természetesen az új rendszerhez
ki kellett találni egy új nevet is. Ez lett az IBM PC/XT (eXtended
Technology). Ez a rendszer aztán messze felülmúlta a PC óriási sikerét
és hihetetlen anyagi hasznot hozott a gyártó IBM és a processzort szállító
Intel számára. A gépek előnye mellett
természetesen hamarosan láthatóvá váltak a hátrányai is: egy ember csak
egyetlen programmal tudott fogalakozni egyszerre. Ráadásul az amerikai
piacon 1983-ban megjelent az Apple Lisa
nevű gépe, amelyik az első grafikus felhasználói felülettel rendelkezett.
Eme géphez természetesen kellett a Douglas Engelbart által 1969-ben
bemutatott mouse. (egér) Az IBM-nek feltétlenül lépnie kellett!
18.3.c.) PC/AT - Minden mai számítógép atyja
- Az Intelnek 1982-ben jelent meg a 80286-os
CPU-ja, ami a védett üzemmódot valósította meg. A sorozatszám nem ugrott,
mivel létezik ugyan Intel 80186-os processzor (1982. március),
de ezt különböző berendezések vezérlésére használták, illetve az USA területén
forgalmazták az igen kicsi sikerű IBM
Junior PC-t. Még valami: 1982. februárjában az Intel tett egy azóta
rengetegszer megbánt lépést: szövetséget kötött nagy riválisával, az
AMD-vel (Advanced Micro Devices), hogy közösen fejlesszék ki az újabb processzort,
a 286-ost. Az akkori nem egészen tiszta jogviszonyú szerződés azóta rengeteg
pert, ellenpert és kölcsönös vádaskodást hozott. Képen: Intel 286; Forrás:
http://www.intel.com/
- Szóval az Intel 80286-os processzora tervezésekor felismerte és ezt
az IBM-mel is elfogadtatta, hogy ha egy felhasználó
kiépített maga számára egy működő rendszert és azt lassacskán bővítgette,
akkor nem lesz hajlandó az egészet elölről kezdeni. Éppen ezért a 80286-os
felülről volt kompatibilis a régebbi processzorokkal, de igen sok
újdonságot is tartalmaztak. Eme újdonságok
legfontosabbika volt, hogy lehetővé tette a védett módú (protected) programozást,
azaz lehetővé tette egyszerre több program egymás melletti működését. Több,
mint 10 év távlatából már bátran ki
lehet jelenteni, hogy műszaki szempontból a 286-os nem volt a legsikeresebb
megoldás. A valós módú programozás miatt alapesetben csak 1 MByte memóriát
tudott kezelni, a 16 MByte-os teljes memória kihasználásához védett üzemmódba
kellett kapcsolni. Sajnos a két üzemmód között
csak egy teljes újraindítással lehetett átkapcsolni. Az IBM 1984. augusztusában
kihozta a 80286-ra épülő gépét, az IBM PC/AT-t. ( Advanced
Technology ) Terjesztésének 6 éve alatt 15 millió 286-os processzort
adtak el.
Itt már bevezették a színesebb grafikai
képességeket lehetővé tevő EGA monitort és az eddigi 84 gombos billentyűzetet
lecserélték a mai 101-102 gombosra. Azoknak a felhasználóknak, akik a DOS
alatt dolgoztak, az új gép egyszerűen csak gyorsabb volt, más külön lehetőséget
nem hozott. A védett mód használatához egy teljesen új operációs
rendszer kellett, de a software-készítők nem
igazán tolongtak látva a nehézségeket. Végül mégis elkészült pár ilyen
rendszer a Xerox cég Palo Alto-i laboratóriumából koppintva
az ötletet. (Balra: 1985-ös kiadású Windows!)
18.3.d.) Intel: A piacvezető
- 1985. októberre készült el az Intelnél a 80386-os,
(jobbra, külön képen) amelynek tervezésénél már figyelembe vették a menet közben software-nagyhatalommá
növekedett Microsoft tanácsait. Ennek köszönhetően
a 386-os egy igen jól sikerült CPU, a programozási modelljét a 486-os és
a Pentium sorozat is örökölte. Döntő
változást azóta sem hajtottak végre rajta! A 386-os az Intel első, teljesen
32 bites mikroprocesszora. Ez memóriára lefordítva azt jelenti, hogy a
386-os 4 TByte, azaz 4*1024 GByte memóriát tud megcímezni. Ekkora memóriára
természetesen nincs sem reális igény,
sem pénz. A Microsoft-tal való konzultáció során világossá vált, hogy a
védett mód csak akkor lesz sikeres, ha lehetőséget ad a korábbi, valós
módú DOS alatti programok használatára. A processzor maga 275ezer
tranzisztort tartalmazott és sebessége több, mint 100-szorosa volt az eredeti
4004-esének.
Így a 80386-os processzornak 3 üzemmódja van: valós, védett és a 386-os.
A valós mód teljesen azonos a 8088-assal,
így a használható memória max. 1 MByte, de szoftveres segédlettel adattárolásra
is igénybe lehet venni az alapmemória feletti lehetőségeket. (EMS,
XMS) A védett mód gyakorlatilag teljesen azonos a 286-os védett módjával.
Így a 286-os processzorokra írt programok használhatók lettek a 386-os
gépekre is. A valódi újdonságot a 386-os mód jelenti.
Ebben lehetőség nyílik több program egyidejű alkalmazására. A 386-os üzemmód
alatt van olyan, úgynevezett virtuális mód, ahol lehetővé válik a 8088-ra
írt programok futtatása a 386-os védelmi módja alatt. Ez a 386-os mód teszi
lehetővé az MS-Windows és az IBM OS/2-es
operációs rendszerek használatát. Ekkoriban jelentek meg az egyre erősebb
gépek mellett igen nagy számban a komolyabb nyomtatók (tintasugaras
és pár igen drága színes), valamint a VGA képernyők
első típusai.
- Az Intel 1988-ban jelent meg egy új 386-os változattal, a 386-SX-szel.
Ekkor kapta meg a korábbi sorozat a 386-DX jelzést. A 386-SX
belső felépítése azonos a 386-DX-szel,
külső adatbusza csak 16 bites, míg címbusza csak 24 bites. Vagyis kicsit
lebutították és csökkentették a teljesítményt.
Miért kellett ez a módszer? A 386-DX széria meglehetősen drága volt és
az első roham után nem kapkodták el az Intel raktáraiból. A 386-SX viszont
software-es ágon teljesen kompatibilis a 386-DX-szel és éppen a csökkentett
buszai miatt beleépíthető a 286-os alaplapokba, viszont minden 386-os program
futtatható rajta. Az igazi keresletet a 386-os processzorok iránt
a Microsoft Windows 3.0-ás rendszere támasztotta.
- A hordozható gépek megjelenése és rohamos elterjedése megszülte az
igényt az alacsony fogyasztású processzorok iránt. Ezt az igényt 1990-ben
fedte le az Intel a 386-SL processzorral. A processzor
energiafogyasztása az alkalmazott technológia miatt drasztikusan csökkent,
viszont az órajele eredeti maradt. Sőt, újdonságként az órajel információveszteség
nélkül lelassítható, illetve megállítható volt. Így a hordozható
gépek akkumlátorai lassabban merültek le és
nem kellett külön ventillátorral hűteni a processzort.
- Az Intel érdeklődés hiányában nem folytatta
a 8089-es periféria-vezérlő processzor vonalát, de a matematikai co-processzorét
annál inkább. Természetesen elkészült a 286-oshoz tartozó 287-es
segédprocesszor is, aminek külön helyet hagytak a 286-osok alaplapján.
Ugyancsak ezt a módszert követte az Intel a 386-SX-hez tartozó 387-SX-szel,
illetve a 386-DX-hez tartozó 387-DX-szel
is. A felülről való kompatibilitásra természetesen ügyeltek a matematikai
processzoroknál is, így valamennyi matematikai processzor tudja a régebbiek
kódjait használni. Az IBM 1987-ben leállt az IBM PC/AT gyártásával, a 386-os
processzort csak az új gépcsaládjukban, az IBM PS/2-esben alkalmazták.
Az IBM AT-t a másodgyártók (klóngyártók) vitték tovább, akik ugyanúgy AT-nek
nevezték a gépüket, mint az eredetit az IBM.
Az Intel 386-ost is ők alkalmazták bennük.
- A Microsoft Windows operációs rendszerének dominanciája és szinte
teljes piaci uralma sokaknak nem tetszett. Hiába voltak egyéb operációs
rendszerek is forgalomban, a Windows piacvezető lett az IBM gépeken. A
nagyobb gépeken UNIX alatt dolgozó programozók természetesen lesajnálták
a "köznép" rendszerét, de mégis ez a könnyen kezelhető operációs rendszer
tette a technológia hihetetlen sebességű fejlődése mellett igen könnyen
kezelhetővé a számítógépeket.
Érdekes, hogy egy finn egyetemista, az 1991-ben még csak 22 éves Linus Torvalds
saját szórakoztatására írt egy kicsi operációs rendszert, amit LINUX-nak
nevezett el. Ötlete az volt, hogy forráskódját bárki bárhol és bármikor
barkácsolhatja, mivel maga a forráskód ingyenes! Az egész operációs rendszer
is ingyenes. Ez a rendszer azóta igen komoly pozíciókra tett szert - a
Microsoft egyre csillagászatibb árainak (is) köszönhetően. Az eredeti operációs
rendszer minimum 386-os kategóriájú gépekre hajlandó feltelepülni!
18.3.e.) Az Intel 486-os sorozat
Új verzió: http://tferi.hu/kulturtortenet-uj-verzio
- A kor előre haladtával felmerült az
igény egy újabb, gyorsabb processzor iránt. Természetesen
tudnia kellett a régebbi x86-osok kódjait, de sokkal gyorsabban kellett
működnie. Az új processzor iránti igény óriásira nőtt, ellenben az
Intel
80486-os megjelenése 1989. áprilisában óriási csalódást okozott.
Gyakorlatilag nem változtattak a jól bevált 386-os modellen, de a teljesítmény
érdekében az egészet áttervezték. Ez a CPU is 32 bites volt. Beépítettek
egy, a 387-essel kompatibilis FPU-t
(lebegőpontos számító-processzort), valamint egy belső 8 KByte-os cache-t
(gyorsmemóriát). A processzornak volt egy olyan üzemmódja, ahol az adatátvitel
sebessége a duplájára nőtt az azonos órajellel működő processzorénak. A
486-osok terjedését kezdetben ugyanaz gátolta, mint a 386-osok esetében:
túl drágák voltak. Ugyanaz volt a gyógyszer is ellene: 1991-ben
piacra dobták a 486-SX változatot, ami azonos volt a 486-ossal,
de nincs benne FPU egység. Ettől kezdve az
eredeti szériát átkeresztelték 486-DX-re. A piaci igény kielégítésére pedig
elkészítették a 486-SX-ből kimaradt
co-processzort, a 487-SX-et.
- Pár szó az órajelről!
Az eredeti 8088-as szériánál még csak 5 MByte volt, a 286-os esetén ez
a sebesség 16-20 MHz lett. A 386-os sorozatnál már 40 MHz volt a sebesség,
a 486-osoknál pedig 50 MHz lett. Ennek a sebességnövekedésnek viszont megvolt
az ára is: a CPU közelében lévő egységeknek
megnőtt a hőterhelése, így az előállítási költsége is. Ezért az
Intel elkezdte alkalmazni azt a megoldást,
hogy a külső órajelet a processzoron belül megduplázza és ezzel működtetik
a CPU-t. Például egy 33 MHz-es processzort aránylag olcsón ki lehet cserélni
egy duplázott órajelűvel, ami kb. 2x33 = 66 MHz-cel ketyegett. Így csak
a processzor került többe, viszont az alaplap, így a gép sebessége is megnőtt
majdnem a duplájára. Az első ilyen duplázott órajelű processzort 1992-ben
hozták forgalomba Intel 486-DX-2
jelzéssel. Mivel már ez igen komoly hőkibocsájtással járt, ezért itt már
kötelező volt a kizárólag a processzor hűtésével foglalkozó hűtőbordázat
és kisventillátor használata. Ezt már a sima 486-os rendszereknél
is javasolták, de itt már kötelező lett. Egy évvel később, 1993-ban jelent
meg a külső órajelet megháromszorozó 486-DX-4-es sorozat.
Mivel a processzorok villámgyorsaságához képest a kiszolgáló egységek sebességét
nem sikerült így növelni, ezért ebbe a processzorba az Intel már 16 KByte
cache-t épített bele. A felhasználók igényére megjelentek a mobilgépek.
Ebből egyik lett az IBM ThinkPad.
Egy 1992-es
modell látható a bekezdés mellett. További sikeres mobil-gyártók (csak
példák!):
Compaq,
Toshiba,
... Eleinte megjelentek a laptopk (A4-es méret), később a méret persze
zsugorodott. Hamarosan megjelentek a palmtopok és a PDA-k (Personal Data
Assistant = Személyi Adat-mamager)
- Az egyre újabb és újabb processzorok megjelenése elbizonytalanította
a felhasználókat. Mindig ki kellett szedni
az előző processzort és a helyére bedugni az újat. Esetenként ez nem volt
elegendő, mivel az egész alaplapot ki kellett cserélni, így a számítógépet
teljes egészében át kellett szerelni. Természetesen az egyre nagyobb programok
egyre több helyet igényeltek a HDD-n és csak egyre több memórián voltak
hajlandóak működni. Hamarosan megjelent az alaplapokon az OverDrive
helye. Ezeket a speciális processzorokat nem a régi helyére kellett beépíteni,
hanem a régi fölé, esetleg az alaplapon előre kiképzett helyre, a régi
processzor mellé kellett bedugni. Így az alap-processzor cseréje nélkül
is gyorsult a rendszer 10-50 %-kal.
18.3.f.) Az Intel legnagyobb dobása: Pentium
- Ekkorra az Intel késhegyre menő harcot
és vitát folytatott egykori szövetségesével, az AMD-vel a 386-os és a 486-os
processzorok
felhasználása miatt. Évekig tartó jogviták után 1995. januárjában
megállapodtak, hogy mindegyik vállalat felhasználhatja a processzorok építéséhez
szükséges, közösen fejlesztett mikrokódokat, de semmi többet és
mindkét vállalat eláll a további perektől
kölcsönös kártérítések után. A pereknek így vége lett, de ez a vita váltotta
ki az Intel következő lépését: a Pentium piacra dobását.
- 1993. márciusában az Intel bejelentette
sorozata következő darabját, amit a logikus Intel 80586-os név helyett
Intel
Pentium-nak nevezett el. Miért volt
ez a váltás az elnevezésben? Egyszerű! Az Intelnek elege lett, hogy minden
klón-gyártó (pl.: AMD, Cyrix,...) is könnyedén gyárthat 386-os,
486-os vagy hasonló processzorokat, ugyanis egy számot nem lehet jogvédetté
tenni. Ellenben egy nevet, mint az Intel Pentium már lehet jogvédetté tenni.
Nos, ezért kapta az Intel 586-os a Pentium elnevezést. Az első Pentiumot
1993. tavaszán mutatták be Magyarországon az IFABO nevű számítástechnikai
kiállításon. A Pentium logikus folytatása volt az x86-os sorozatnak, de
sok újdonságot tartalmazott. Elsősorban is a korábbi típusokkal szemben
két utasítás-végrehajtó egysége van, így adott feltételek között
két utasítást tud egyszerre végrehajtani. (Bal oldali kép forrása: pcmech.com.)
Gyorsasága és programozása lehetővé teszi, hogy 1 órajel alatt több utasítást
is végre tudjon hajtani. A Pentium egy teljesen 32 bites mikroprocesszor,
amely a cache-memóriával való kapcsolatra már
64 bites sávot használ, így egyszerre 8 byte adatot képes rendkívüli sebességgel
mozgatni. Az első két változat 60, illetve 66 MHz órajellel működött, de
hamarosan elkészültek a gyorsabb verziói is. (75, 90, 100, 120,... MHz)
Az első verziók jelentősen melegedtek,
valamint a legelső szériában felfedeztek egy lebegőpontos számítási hibát,
amiért némi noszogatás után a teljes korábbi sorozatot kénytelen volt a
gyártó ingyenesen kicserélni. A gyorsabb verziókban már kisebb tápfeszültséget
alkalmaztak, valamint jobban megoldották a
processzor hűtését, így sokkal több helyen is fel lehetett használni őket.
A Pentiumos gépek és utódaik 2000 elején a hétköznapi gépek
processzorai lettek és minden fontosabb program már ezeket a gépeket igényli.
A Pentium nevet sikeresen bereklámozták az (amerikai) TV-showműsorokban és magazinokban.
Gyakorlatilag az Intel legsikeresebb szériája lett a Pentium!
18.3.g.) Multimédiás fejlesztések
Új verzió: http://tferi.hu/kulturtortenet-uj-verzio
- A Pentiumot sokáig fejlesztgették tovább egyre gyorsabb és gyorsabb teljesítményre
sarkallva a CPU-t. A klón-gyártók számára alapos fejtörést jelentett, hogy
ezt a minőséget is le tudják másolni. Ráadásul az eddigi hagyományokhoz
híven az áraikat szerették volna az eredeti Intel árainak 20-70 %-ában
maximálni. Az első klónt a Cyrix jelentette meg 6x86
néven 1995. októberében, (ez látható a bekezdés mellett balra) majd ezt
1996. márciusában követte az AMD K5
jelű processzorával. Eme CPU-k is lényegében Pentiumok, de jogi védelem
miatt nem szabad őket így nevezni. Az Intel viszont már 1995. novemberében
megjelentette a fejlesztést, a Pentium
Pro-t. Ez a processzor már teljes
egészében 64 bites, de még igen drága. Ez teljes egészében 32-bites tervezésű
processzor volt, benne egy másodrendű gyorsmemóriával (cache). Maga a CPU
5,5 millió tranzisztort tartalmazott.
Az idő azonban túllépett ezen a fejlesztésen,
ugyanis menet közben derült ki, hogy a felhasználók igénye egyre
inkább a multimédiás felhasználások irányába tolódik el, így az Intel 1997.
januárjában a Pentium Pro vonalat félre rakva piacra dobta az Intel
Pentium MMX-et, ahol az MMX jelentése: MultiMédia eXtension,
kissé félremagyarítva: multimédiára kihegyezett.
Ez a processzor jelenleg a piac egyik slágere. Nem csoda, hogy a klón-gyártók
is egyből kapcsoltak: az önálló processzort nem gyártó, csak tervező Cyrix
1997. februárjában jelentette meg a Cyrix Media GX processzort,
míg az önálló gyártókapacitással is rendelkező AMD (Advenced Micro Devices)
1997. tavaszán bocsátotta ki az első multimédiás "gyerekét", az
AMD K6 MMX processzort.
-
Az Intel a versenytársak gyors reagálása és nálánál olcsóbb árai miatt
azonnali lépéskényszerbe került, így 1997. nyarán megjelentette a
Pentium
II nevű processzorát, amely egyesíti
a Pentium Pro erejét az MMX multimédiás képességeivel, így a tényleges
neve Intel MMX Pentium Pro lenne. Az
Intelre jellemző lépés, hogy ezt a processzort csak és kizárólag
egy Intel által gyártott és jogilag védett alaplapba lehet betenni! Ez
már 7.5 millió tranzisztort taltalmazott.
Magyarországon 1997. május 7-én mutatták
be az Ifabo kiállításon, egy nappal a világpremier előtt. Ez a processzor
legelőször az International Solid State Circuits Conference nevű
kiállításon mutatkozott be az amerikai Silicon Valley-ben
1997. február 14-én, ahol a várva várt 300 MHz-es változat helyett már
a 433 MHz-es sebességűt hozták el. A processzor egyik hallatlan előnye,
hogy két darab teljesen független számítási művelet is fut benne, így legalább
kétszer olyan gyors, mint az azonos sebességű társai. Eme processzor már
gigantomán sebessége miatt már képtelen megvárni a cache-memória hozzá
képest lassú adatátvitelét, így a processzor végrehajtó rendszere minden
utasítás végrehajtása után megpróbálja
kitalálni, hogy mi lesz a következő utasítás és annak megfelelő
lépéseket készíti elő. Így ha a várt parancs érkezik a processzorba, akkor
ezt az előkészítés miatt villámgyorsan végre tudja hajtani. Ha pedig nem
az jön, amire előre tippelt, akkor a sebessége
egy kicsit csökken az újra történő előkészítés miatt. A vetélytársak reakciója
sem maradt el sokáig: a Cyrix még 1997. végén megjelentette
a 6x86 Media GX processzort, ami Pentium-II osztályú, de fele áron.
Sebességei: 166, 200 és 233 MHz. Persze eltérő
tokozása miatt nem lehet felcserélni egy Pentium II-es CPU-val. Az AMD
K6 3D néven készítette a processzorát.
Ez a processzor kétszer akkora belső cache-t tartalmaz, mint a Pentium-II
és kb. fele árú. Az első verzió sebessége 300 MHz.
A nagy kereslet és az árak letörése
miatt az Intel kettéosztotta a Pentium II-es sorozatát. (Ismerős? Emlékezzenek:
a 486-os szériából lett SX és DX) A "lebutított" Pentium II-es lett a
Pentium Celeron, míg a kihegyezett,
profi Pentium II-es neve ezen túl: Pentium Xeon.
18.3.h.) 1 GigaHertz felett
Új verzió: http://tferi.hu/kulturtortenet-uj-verzio
Szerencsére a piac diktálta tempó egyre gyorsul és kénytelenek
lépni a hardvergyártók is. Így 1999-ben mutatták be a Pentium III-as processzort,
eredetileg 600 Mhz-es sebességgel, 70 új utasítással, melyek túlnyomó többsége
a 3 dimenziós direkt-megjelenítést, az audió-videó kontrollt, a szövegfelismerést
és a friss Internetes technikákat támogatja. Maga a CPU 9,5 millió tranzisztort
tartalmaz 0,25 mikronos technológiával. Az 1 GHz-es "álomhatárt" érdekes
módon az AMD előbb lépte át, mint az Intel. Az AMD ugyanis 2000 februárjában
jelentette be a saját 1 GHz-esét, amit az Intel csak pár hónap késéssel
tudott követni.
A méretek zsugorodása tovább tart. A verseny
a méretek fokozott kicsinyítésére ösztönzi a gyártókat. Megjelentek az
igen kicsi mobil gépek után az internetezésre alkalmas mobiltelefonok (WAP,
Wireless Application Protocoll, Vezeték-nélküli szabvány), illetve a mobiltelefonnal
egybeépített mini-számítógép. (Például: Nokia 9000-es sorozat).
A verseny tovább fokozódik: 2000-ben az AMD piacra dobta a Duron-szériát eredetileg 950 MHz-cel, de
ez gyorsan 1.5 GHz lett. Nem soká késett az Intel válasza sem, ugyanis az olcsó-kategóráis prcesszorokból jött az
Intel Celeron2-es (533 és 1100 MHz között). Válaszul az AMD 2 GHz körüli AMD Ahtlon XP-szériája következett, mely
óriási sikert aratott. Az Intel következő dobása a "Hyper-Pipeline" technológia lett. Itt az operációs
rendszer úgy érzi, mintha az alaplapon 2 processzor lenne, holott csak egy bikaerős mag dübörög.
Ez az Intel P4-es magjában jelent meg, de ott hardveres úton gátolva van.
Valójában csak az Intel Itanium-okban dobták piacra ezt a lehetőséget!
18.3.i.) Sokszorozók
A verseny természetesen nem állt meg, mivel hamarosan jöttek az Intel P4-es különböző kiadásai,
így például a méltán sikeres EE (Extreme Edition) is, de ezt az AMD sem hagyhatta szó nélkül,
így vetélytársánál gyorsabban dobta piacra a 64 bites saját processzorát. (AMD Athlon 64 bit)
Láthatóan az egyik fejlesztési irány a több processzort szimuláló (Intel) Hyper-Threading,
(AMD) HyperTransport megoldás. Ezen sikeresnek tűnő formula helyett 2005/6-an egyre népszerűbbé váltak
a kétmagos megoldások: Intel Core Duo, illetve AMD Athlon 64 X2. Mindkét nagy
processzor-műhelyben a jövöt az egyre több magban látják. A sebességek 2006-ban már 3 GigaHertz
felett járnak. A fejlődés elég egyértelmű: a sebesség (szinte) korlátlan növelése!
Most, 2005 szeptemberében a
mi iskolánkban 6 teremnyi komoly gép van:
szerencsére most sikerült kidobnunk a legrégebbi Pentium III-asokat.
A többség jelenleg Celeron-D (1.5 GHz és felette),
de van egy nagy rakás különböző erősségű Pentium-IV,
illetve AMD Athlon XP, illetve egyéb AMD is.
Nagyszerverünk egy állandó üzemű Compaq ProLiant 3000-es nevű szerver,
szívében egy Pentium II-es 500 MHz-es processzorral; ami elég öregecske, de még jól kitart.
Természetesen van egy külön postaforgalommal (is) foglalkozó szerverünk,
valamint egy önálló tartalékgépünk is.
A saját gépem egy teljesen friss 64 bites AMD csúcsgép becsületesen nagy memóriával és
hatalmas háttértár-kapacitással, valamint az egyre olcsóbb kétrétegű DVD-íróval.
Továbbá van még pár hordozható PC-nk (laptop). Pár évvel
ezelőtt ez a fajta hihetetlen mennyiség elképzelhetetlen volt.
Véleményem szerint hazai viszonyok között a mostani állomány igen tiszteletre méltó!
Új verzió: http://tferi.hu/kulturtortenet-uj-verzio
Új verzió: http://tferi.hu/kulturtortenet-uj-verzio
Forrás:
Intel
honlap: http://www.intel.com/
IBM
honlap: http://www.ibm.com/