Historie počítačů (TÉMA)
Moderní společnost si bez počítačů nelze vůbec představit. Považujeme je za absolutní samozřejmost, přitom před sto lety vůbec neexistovaly. Kdy se vlastně objevil historicky první počítač na světě? Podle čeho se liší jednotlivé generace? A kdo stál za tím, že počítače vůbec vznikly a zasáhly tak významnou měrou do našich životů?
Historie počítačů – OBSAH
- Dějiny počítačů
- Nultá generace počítačů
- První generace počítačů
- Druhá generace počítačů
- Třetí generace počítačů
- Čtvrtá generace počítačů
- První Apple počítač
- Výhled do budoucnosti počítačů
Dějiny počítačů
Při pohledu do historie musíme uznat, že lidstvo je mimořádně vynalézavé. Už totiž přibližně před 5 000 lety se v Babylonii používal tzv. Abakus. Šlo o zaprášený kámen, který usnadnil počítání s čísly. Ve starověkém Řecku a Římě se používala dřevěná nebo hliněná destička, do které se vkládaly kamínky „calculli“ – odtud název kalkulačka. A někdy mezi roky 150 a 100 př. n. l. se v okolí řeckého ostrova Antikythera používal mechanický kalkulátor, který podle dnešních poznatků sloužil k výpočtu kalendáře, resp. polohy Slunce, Měsíce a dalších planet.
Pokud se hodně posuneme v čase, tak v roce 1614 objevil John Napier novou matematickou metodu umožňující realizovat násobení a dělení pomocí sčítání a odčítání s využitím logaritmů. Díky tomu se sestavily první logaritmické tabulky a následně logaritmické pravítko, které se dokonce používalo i k provádění výpočtů v rámci programu Apollo.
Celá historie počítačů je poměrně košatá a zejména od půlky 20. století to začíná být hodně zajímavé. I proto se přistoupilo k rozdělení na jednotlivé generace. Pojem počítačová generace však nemá zcela jasně vymezené časové hranice, z čehož vyplývá celá řada nejasností ohledně příslušnosti některých počítačů k dané generaci a stanovení průběhu generací samotných. Pojďme se na ně přesto podívat.
Naše menší ohlédnutí do daleké historie zakončíme představením analogového počítače. Například na konci 19. století byl zkonstruován 10komponentní stroj pro předpovídání mořského přílivu a odlivu. Tyto stroje se široce používaly při konstrukci oficiálních přílivových předpovědí pro obecnou námořní navigaci. Ve 20. století pak byly vojensky důležité během první světové války a znovu během druhé světové války, kdy vylepšený americký stroj sloužil k předpovědi přílivu a odlivu pro den vylodění v Normandii.
Analogové počítače byly široce používány ve vědeckých a průmyslových aplikacích i po nástupu digitálních počítačů, protože v té době byly obvykle rychlejší. Své využití si však udržely v některých konkrétních aplikacích, jako jsou letadlové letové simulátory, letový počítač v letadle i pro výuku řídicích systémů na vysokých školách.
i
Analogový počítač
Analogový počítač je v informatice označení pro historický počítač, který funguje na principu podobnosti různých systémů, tedy jejich analogii. Ta spočívá ve shodném matematickém vyjádření těchto systémů. Zpracování je v analogovém počítači realizováno pomocí elektronických obvodů, které na vstupu přijímají spojitý elektrický signál. Signál může reprezentovat libovolnou fyzikální veličinu, kterou umíme převést na elektrické napětí nebo proud.
Nultá generace počítačů
Nacházíme se na pomezí 30. a 40. let minulého století, kdy německý inženýr Konrad Zuse dokončil základní návrh stroje Z1 pracujícího ve dvojkové soustavě s aritmetikou v plovoucí čárce. Rychle následovaly počítače Z2 i Z3. Mimochodem, Z3 byl užíván též k výpočtům charakteristik balistických raket V-2. Už tady vidíme, jak důležité historické události stimulují technologický pokrok (později například již zmíněný vesmírný program Apollo).
V podobném duchu pracoval i tým kolem Howarda Hathaway Aikena. Tento americký počítačový průkopník působil jako hlavní inženýr při stavbě jednoho z prvních počítačů firmy IBM: Harvard Mark I. Počítač byl dodán v roce 1944 na harvardskou univerzitu, kde zabíral prostory o velikosti zhruba patnáct metrů. Uplatňoval se zejména pro vědeckotechnické výpočty a býval většinou umístěný na vědeckých nebo univerzitních pracovištích. Jak to tak bývá, svůj zájem projevila i armáda, u které rychlá práce s čísly sloužila k výpočtu balistických tabulek.
První počítač v Československu – SAPO
Počátky výpočetní techniky v bývalém Československu jsou spojeny s pracovištěm, které po většinu své existence neslo název Výzkumný ústav matematických strojů. Založili jej lidé, kteří se během druhé světové války a těsně po ní dostali v USA do styku s tehdy vznikajícími prvními počítači. Nejvýznačnější osobností byl profesor Antonín Svoboda.
A právě on stál na počátku zrodu počítače SAPO (SAmočinný POčítač). SAPO byl reléový počítač s magnetickou bubnovou pamětí o kapacitě 1 024 slov po 32 dvojkových číslicích, kompletně sestavený v roce 1958. Pracoval ve dvojkové soustavě s pohyblivou řádovou čárkou. Vstup byl dvojkový nebo dekadický, děrnoštítkový. Celý stroj obsahoval 7 000 relé a 400 elektronek a fyzicky zabíral hned několik místností. Jeho zajímavostí bylo, že obsahoval tři identické procesory, které samostatně počítaly zadané úlohy. O správném výsledku pak rozhodovalo hlasování – když byl shodný alespoň ve dvou případech, byl považován za správný. Pokud se ve všech třech případech lišil, operace se opakovala.
Tři roky po svém spuštění, tedy v roce 1960, však počítač SAPO shořel. Z jiskřících reléových kontaktů se totiž vzňala loužička oleje, kterým se relé promazávala. Celkově je nutné brát na zřetel časový posun, který znamenal, že rozvoj počítačů v Československu byl o pěkných pár let opožděn ve srovnání například s USA.
Antonín Svoboda
(1907–1980), hlavní architekt nejméně 20 velmi originálních počítačových systémů.
- 1943–46 člen Radiation Laboratory of MIT (vyvinul metodologii návrhů výpočetních mechanismů, aplikoval ji při návrhu analogového počítače, který se stal součástí protileteckého obranného systému MARK56, publikoval např. originální knihu Computing Mechanisms and Linkages).
- 1950–56 navrhl a řídil konstrukci prvního českého počítače SAPO.
- 1958–64 konstrukce druhého samočinného počítače EPOS l a zahájení projektu EPOS 2.
- 1964 podařilo se mu odejít za hranice a emigrovat do USA.
- 1965 vědecký pracovník v Generál Electric Co. Research Center.
- 1966–77 profesor na UCLA v oboru Computer Science.
První generace počítačů
Na pomezí 40. a 50. let se rozvíjela první generace počítačů, která byla charakteristická použitím elektronek. Elektronka je zařízení usměrňující nebo zesilující elektrické signály. Díky tomu bylo možné odstranit pomalé a nespolehlivé mechanické relé. Tyto počítače jsou vybudovány podle von Neumannova schématu, proto je pro ně charakteristický diskrétní režim práce. To znamená, že do paměti počítače je zaveden vždy jeden program a data, se kterými se aktuálně pracuje. Poté je spuštěn výpočet, v jehož průběhu již není možné s počítačem nijak pracovat. Po skončení výpočtu musí operátor do počítače zavést další program a nová data.
i
Alan Turing
Matematik, logik a kryptoanalytik Alan Turing (23. června 1912 – 7. června 1954) byl veřejně známý pro své zásluhy o dešifrování nacistických tajných kódů během 2. světové války – Enigmy. Jen málo se však ví, že byl rovněž zakladatelem moderní informatiky, kdy se mu podařilo zavést pojem Turingův stroj – šlo o teoretický model obecného výpočetního stroje, který se stal jedním ze stěžejních pilířů informatiky. Na počest Alana Turinga je od roku 1966 udílena Turingova cena, jedno z nejvýznamnějších informatických ocenění.
Typickou ukázkou první počítačové generace je ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) postavený na Pensylvánské státní univerzitě. Zajímavostí je fakt, že chlazení zajišťovaly dva letecké motory. ENIAC byl původně navržen pro složité matematické výpočty palebných tabulek pro dělostřelectvo americké armády. Nicméně druhá světová válka skončila dříve, než mohl být počítač plně nasazen. Později své kvality ukázal při vývoji termonukleárních zbraní.
Pochopitelně nesmíme vynechat ani československou větev, jejíž nedílnou součástí je EPOS 1 (Elektronický POčítací Stroj). Opět vznikl v týmu docenta Svobody, a dokonce existoval ve třech exemplářích. Podle původní koncepce měl mít počítač spuštěný v roce 1960 hned 2 000 elektronek. Po Svobodově emigraci byl však počítač sestaven z 3 400 elektronek a měl příkon 80 kW. Konečný vzor, který byl později uveden do průmyslu, měl 8 000 elektronek a příkon 200 až 300 kW.
Druhá generace počítačů
Posouváme se do období mezi lety 1957 až 1965, do kterého se všeobecně řadí druhá počítačová generace. A přesně v tento moment začíná lidstvo poprvé využívat tranzistory. Jde o polovodičovou součástku, s jejíž významnou pomocí se podařilo počítače nejen fyzicky zmenšit, ale také citelně zlepšit jejich výkon i spolehlivost. A mimochodem, tranzistory jsou dodnes základem všech integrovaných obvodů.
UNIVAC I (UNIVersal Automatic Computer I) byl vůbec první sériově vyráběný počítač původem z USA. Původně byl navržen pro obchod a administrativní použití. Původní cena UNIVACu I byla 159 000 USD, avšak cena postupem času rostla, až se vyšplhala na rozmezí mezi 1 250 000 USD až 1 500 000 USD. Celkem bylo vyrobeno a dodáno 46 strojů. Pro většinu univerzit tak byl počítač z pohledu financí nedostupný. U soukromých společností však sloužil velmi dobře. Například v té době významná firma Sperry Rand používala dva tyto systémy v New Yorku až do roku 1968.
V našich končinách se podařilo vylepšit počítač EPOS na jeho druhou generaci. Samozřejmě s již plným využitím moderních tranzistorů. Počítač EPOS 2 byl od roku 1969 vyráběn v ZPA Čakovice pod označením ZPA 600, od roku 1972 pak prošel modernizací na ZPA 601. Obou verzí bylo vyrobeno více než 30 kusů. Původní sálové počítače se tak konečně podařilo nahradit mobilnější verzí, kterou si například nechala armáda nainstalovat do vozů se skříňovou nástavbou.
Třetí generace počítačů
Ve třetí generaci, která je časově ohraničena lety 1965 až 1980, se setkáváme s integrovanými obvody (IO). Jde o elektronickou součástku složenou z mnoha jednoduchých součástek, které společně tvoří elektrický obvod. Ruku v ruce s tím strmě roste počet tranzistorů i celkový výkon. Taktéž se snad vůbec poprvé objevuje pojem proces, kdy CPU zpracovává jednu úlohu (proces), ale zároveň pracuje s daty jiné úlohy. Počítače třetí generace jsou stále označované jako sálové PC, ale postupně došlo i na skutečné mikropočítače, které šlo snadno přenášet z místa na místo.
Mezi ikonické představitele třetí generace jistě patří IBM System 360. Tento počítač, který byl firmou IBM nabízen od roku 1965, měl procesorovou jednotku složenou z diskrétních elektronických součástek, tj. především tranzistorů, diod a rezistorů. Snadno rozšiřitelná modulární platforma si našla mnoho způsobů využití a stojí za vzestupem IBM. Přestože se dostaly počítače IBM do velkých firem i institucí po celém světě, nejslavnějším uplatněním stále zůstává nasazení počítačů System 360 při přistání člověka na Měsíci. Pět superpočítačů IBM System 360 (Model 75) monitorovalo v reálném čase všechny informace přicházející z vesmírné lodi Apollo 11.
Pokud se podíváme na situaci v Československu jako na součást socialistického bloku, klesala možnost dovozu potřebných součástek ze západního světa. Vzorem pro řadu počítačů JSEP-R1 byl právě americký počítač IBM System 360. Dostupná technologická základna však nedovolovala přímé kopírování, a počítače se musely navrhovat z domácích součástek. Sériová výroba některých systémů řady JSEP-R1, označovaných původně jako RJAD 1, byla pak zahájena v roce 1972, což je poměrně velký časový skluz vůči originálním PC v USA. Československo se v první fázi programu JSEP podílelo na vývoji jednoho počítače a téměř třiceti druhů přídavných zařízení včetně zařízení pro přípravu dat a příslušného programového vybavení.
Čtvrtá generace počítačů
Celé období od roku 1981 se počítá do čtvrté počítačové generace, která přinesla velký technologický pokrok ve znamení mikroprocesorů. Mikroprocesor je číslicový integrovaný obvod s vysokou integrací, který vykonává počítačový program uložený v operační paměti počítače. Díky tomu došlo ke zvýšení spolehlivosti, rychlosti a současně nastává velký ústup velkých sálových počítačů ve prospěch osobních PC.
Z uživatelského hlediska tak nastávají zlaté časy. Dostáváme se totiž do éry operačního systému DOS a postupně vznikajících různých graficky přívětivých rozhraní.
i
Co je DOS?
DOS (Disk Operating System, diskový operační systém) je právem považován za jednoduchý operační systém s textovým uživatelským rozhraním. Označením DOS bývaly míněny navzájem kompatibilní systémy MS-DOS nebo IBM PC DOS z roku 1981, později také DR-DOS (1988), PTS-DOS (1993) a FreeDOS (1998). DOS dominoval IBM PC kompatibilním počítačům mezi roky 1981 až 1995. Až teprve poté dorazil na DOSu založený operační systém Microsoft Windows 95.
IBM Personal Computer (IBM PC) byl představen 12. srpna 1981 s modelovým označením 5150. Jde již v zásadě o stolní počítač, kdy skříň s hardwarem o rozměrech 51 × 41 × 14 cm doplňuje standardní televizor nebo RGB monitor. A pochopitelně klávesnice. Jistě vás zajímá, jaké měl tento 40 let starý stroj parametry. Konkrétně šlo o procesor Intel 8088 s frekvencí 4,77 MHz doplněný o 16 až 256 kB RAM. Pro ukládání dat musela stačit standardně dodávaná magnetická páska. Nicméně si šlo přikoupit disketovou mechaniku pro 5,25" diskety s kapacitou 180 kB, což však bylo finančně mimořádně náročné. Pro zobrazení grafického výstupu sloužil jak monitor, tak i klasická televize, která byla kvůli vysokým cenám monitorů daleko schůdnějším řešením. Hlavní roli hrálo monochromatické zobrazení, protože drtivá většina práce nebo zábavy se odehrávala v textovém režimu.
Základní verze nového IBM PC 5150 se dala pořídit za zhruba 1 550 dolarů. Při dokoupení dalších volitelných komponent, jako byla disketová mechanika nebo barevný CRT monitor, však cena vyletěla přes 3 000 dolarů, což by byla vysoká cena za PC i v dnešní době.
První Apple počítač
Při pohledu do počítačové historie nesmíme v žádném případě vynechat ani Apple. Prvním osobním počítačem, který začal psát velmi zajímavý příběh, byl stroj s jednoduchým označením Apple I. V roce 1976 bylo celé odvětví IT na samém počátku a nikdo nemohl tušit, co přinesou další roky. Přesto se Steve Wozniak a Steve Jobs pustili do sestrojení vůbec prvního počítače, jehož myšlenka vycházela z vědecké kalkulačky.
Po představení v kalifornském Los Altos dokázali v ikonické garáži vyrobit 200 kusů. Po hardwarové stránce nabízel Apple 1 operační paměť o velikosti 4 kB doplněnou mikroprocesorem MOS Technology 6502 s frekvencí 1 MHz. Počítač tvořila série obvodů, k nimž bylo třeba dokoupit napájecí zdroj a monitor, a navíc doinstalovat vlastní programy. I přes cenu 500 dolarů byl zájem zcela mimořádný. Z dnešního pohledu jde o zcela raritní kousky, takže Apple I se snadno vydraží i za 500 000 dolarů.
Výhled do budoucnosti počítačů
Sami vidíte, že historie počítačů je velmi košaté téma a každá generace by si jistě zasloužila detailnější pohled. Nicméně člověk je tvor zvídavý, a proto je dobré nežít jen minulostí, ale soustředit se i na budoucnost. Z historického hlediska jsme možná právě teď na prahu páté počítačové generace. Zažíváme totiž rozmach umělé inteligence a stále více se spekuluje o kvantových počítačích.
Jak se jmenuje první počítač?
V zásadě jde o velmi ošemetnou otázku, na kterou můžete získat více správných odpovědí. Všeobecně se však za první počítač považuje elektronkový ENIAC, který byl spuštěn v roce 1944 na univerzitě v americké Pensylvánii.
Ve kterém roce se začal používat první počítač v Československu?
Počítač SAPO (SAmočinný POčítač) byl spuštěn v roce 1958 v Ústavu matematických strojů ČSAV. Jeho projektování však začalo už během roku 1950.
Jak vypadal první osobní počítač?
První osobní počítač byl představen 12. srpna 1981 pod názvem IBM 5150. Počítač měl celých 10 kilogramů, výšku kolem 15 cm a v nitru se ukrýval procesor Intel 8088, který pracoval na frekvenci 4,77 MHz.
Co je Geigerův-Müllerův počítač?
Geiger-Müllerův počítač slouží jako detektor ionizujícího záření (obvykle β a γ, ale při vhodném uspořádání i částice α). Skládá se z trubice naplněné inertním plynem. Na jednom konci je v ose trubice izolovaně upevněna drátová elektroda spojená se zdrojem vysokého napětí (500 V). Na druhém konci trubice je vstupní okénko. Trubice je obvykle vyplněna héliem, neonem nebo argonem s příměsí například par metylalkoholu či bromu sloužících jako tzv. zhášedlo. Zhášedlo ukončuje vzniklý výboj, a zabraňuje tak vzniku stálého proudu, který by znemožnil další měření a mohl by poškodit elektrody nebo plynovou náplň.
Sinclair ZX80 byl první domácí počítač pod 100 liber
Zdá se to neuvěřitelné, ale už v roce 1980 se objevil počítač Sinclair ZX80. Šlo o naprosté zjevení ve světě, ve kterém typický počítač stál tisíce liber (dolarů). I přes celou řadu kompromisů nabízel membránovou klávesnici, celkově malé provedení i vlastní systém BASIC. Obrazový výstup byl pouze textový s nijak oslňujícím rozlišením 32 × 24 znaků. Vynálezce Sir Clive Sinclair sklízel celosvětové uznání a během pár měsíců dokázala jeho společnost Sinclair Research Ltd prodat zhruba 50 000 kusů Sinclairu ZX 80. A to byl jen začátek.
Když 23. dubna 1982 Clive Sinclair, zakladatel firmy Sinclair Research, představil světu první osmibitový počítač ZX Spectrum, tak zcela jistě neočekával to, co se stalo – masový úspěch a obrovské prodeje jdoucí do milionů. Sir Clive Sinclair 16. září 2021 po dlouhé nemoci ve svých 81 letech zemřel.
Každý technologický nadšenec by se měl seznámit s historií počítačů. Celkově jde totiž o poučné téma i z našeho lokálního prostředí, kde i přes politickou nepřízeň vznikaly zajímavé počítače. Bohužel však vždy se zpožděním za západním světem.