1. Osnove informatike Povijesni razvoj računala

2

Povijest i razvoj računala

Računala nisu oduvijek bila ni elektronska ni digitalna ni programibilna. Osvrnimo se u nazad i pogledajmo kako su se tijekom povijesti razvijala računala.

3 Od davnina se čovjek domišljao kako da računanje i računske operacije pojednostavi i učini ih lakšim. Stoga ne čudi da su već davno prije pojave računala kakve danas poznajemo ljudi osmislili naprave i strojeve koji su im pomagali pri računanju.

4

Faze razvoja

1.

Ručna obrada 2.

Mehanička obrada 3.

Elektromehanička obrada 4.

Elektronička obrada

5

Ručna obrada

Jedna od prvih takvih naprava bila je kineski abakus kojom su se već u trećem mileniju p.n.e. učinkovito obavljale operacije zbrajanja i oduzimanja.

Abacus (kineski Abak), najstariji "kompjutor" na svijetu preživio je sve do danas.

Većina proračuna potrebnih za izradu prve kineske atomske bombe obavljeni su na njemu.

6

Ručna obrada

U 17. stoljeću škotski matematičar

John Napier

uočio je da se računska operacija množenja može svesti na zbrajanje, a operacija dijeljenja na oduzimanje. Godine 1617. izradio je računaljku sličnu abaku (tzv. " Napierove kosti pa čak i vaditi drugi korijen.

") pomoću koje se moglo lako i brzo množiti i dijeliti, Osim ovog izuma, Napier je poznat i po tome što je pronašao logaritme te objavio prve logaritamske tablice.

Ručna obrada

Engleski matematičar

William Oughtreda

konstruirao je 1622. logaritmar , spravu koja po svojoj konstrukciji podsjeća na ravnalo koje klizi središtem drugog ravnala (zato je prozvan i "logaritamski šiber"). 7 Zbog malih dimenzija i lakoće uporabe koja je omogućila brzo računanje, logaritmar se koristio sve do nedavno, poglavito u tehničkim strukama.

8

Mehanička obrada

Njemački matematičar

Wilhelm Schickard

godine prvi

mehanički kalkulator

. izradio je 1623. Naprava je bila u stanju samostalno zbrajati i oduzimati šesteroznamenkaste brojeve. Sve do 19. stoljeća njegov izum nije bio poznat javnosti, jer je prije dovršetka uništen u požaru.

9

Mehanička obrada

Prvi mehanički stroj s mnoštvo zupčanika koji je mogao zbrajati i oduzimati velike brojeve izradio je 1642. g. francuski filozof i matematičar Blaise Pascal nazvavši ga Pascalina .

Stroj je imao ključan nedostatak – bio je neprecizan. Razlog tomu bila je tadašnja tehnologija izrade. Osim toga, kao i sve mehaničke naprave, mogao je izvoditi samo operacije za koje je napravljen.

10

Mehanička obrada

Sličan problem imao je i njemački matematičar i filozof

Gottfried Wilhelm Leibniz

kada je 1672. godine izradio mehanički kalkulator koji je izvodio sve četiri osnovne računske operacije, ali se često kvario i bio nepouzdan. Leibnizovo zanimanje za računala značajno je iz drugog razloga – utemeljio je

binarni brojevni sustav

kakav danas poznajemo i koji se danas koristi u računalima.

11

Mehanička obrada

Trebalo je proći stoljeće i pol da se tehnologija izrade mehaničkih dijelova toliko usavrši da mehanički kalkulatori postanu dovoljno pouzdani. Prvi koji je u tome uspio bio je francuz

Charles Xavier Thomas de Colmar

koji je na temelju Pascalovog i Leibnizovog izuma 1820. godine proizveo aritmometar (

Arithmometer

– prvi komercijalno uspješni mahanički kalkulator.

)

12

Mehanička obrada

Charles Babbage

, engleski matematičar i izumitelj, dao je veliki doprinos razvoju mehaničkih strojeva za računanje, ali i računala općenito. Svoju prvu mehaničku napravu nazvao je

diferencijalni stroj

(

difference engine

), a trebala je poslužiti za računanje i ispisivanje logaritamskih i trigonometrijskih funkcija. Zbog problema s konstrukcijom i skupom izradom, nije ju dovršio.

13

Mehanička obrada

Babbageov drugi izum,

analitički stroj

(

analytical engine

), preteča je suvremenih računala. Imao je sve osnovne komponente današnjih računala: jedinicu za unos i za ispis podataka, jedinicu za pohranjivanje podataka (memoriju) te centralnu jedinicu za obradu podataka (procesor). Principi rada analitičkog stroja bili su vrlo slični principima rada današnjih računala jer je stroj bio

programibilan

- imao je skup naredbi kojima se upravljalo s podacima i s funkcijama centralne jedinice, tj. procesora.

14

Elektromehanička obrada

Pronalazak električne struje omogućio je

Hermanu Hollerithu

da 1887. godine izradi električni tabulirajući stroj koji je mogao prilično brzo zbrajati, ali nije mogao rješavati složenije zadatke. Ovim je strojem 1890. godine riješen problem obrade rezultata popisa pučanstva u Americi čija je obrada obično trajala nekoliko godina. Primjenom ovog stroja i bušenih kartica na koje su se pohranjivali podaci, izrada izvješća svedena je na samo mjesec dana.

15

Elektromehanička obrada

Drugi svjetski rat posredno je utjecao na daljnji ubrzani razvoj računala. Intenzivna proizvodnja oružja, obrada velike količine vojnih podataka pa čak i potreba za dešifriranjem vojnih poruka potaknuli su brojne izumitelje u osmišljavanju strojeva koji će precizno i brzo obrađivati veliku količinu podataka.

Na tri različita mjesta i otprilike u isto vrijeme, došlo je do izrade prvih pravih preteča suvremenih računala.

16

Elektromehanička obrada

Nijemac

Konrad Zuse

izradio je 1938. godine

Z1

, prvi programom upravljani električni stroj za računanje. Nedugo zatim, Zuse 1941. konstruira

Z3

, prvi potpuno

automatski programibilni stroj

za računanje koji je osim toga koristio binarni brojevi sustav.

17

Elektromehanička obrada

U Engleskoj je matematičar

Alan Turing

za vrijeme 2 . svjetskog rata izradio elektromehanički stroj Collossus kojim je uspio dešifrirati njemačke poruke. Računalo je moglo raditi samo tu operaciju računanja. Turing je prvi koji je računalnim strojevima dao ime Computer od engleske riječi "

to compute

" ( računati).

18

Elektromehanička obrada

Howard Aiken

je 1943. godine dovršio MARK I , prvo elektromehaničko računalo koje je radilo bez posredovanja čovjeka. Taj "div" od računala bio je dugačak 17 metara, visok 2,5 metra, a imao je nešto manje od milijun dijelova.

19

Elektronička obrada

Amerikanci

John Mauchly

i

Presper Eckert

konstruirali su 1946. godine ENIAC (

Electronic Numerical Integrator and Calculator

), prvo računalo na temelju

elektronskih cijevi

. Računalo ENIAC bilo je pravi kolos : teško oko 30 tona, imalo je 18000 elektronskih cijevi, smješteno u dvorani površine 1500 kvadratnih metara.

20

Elektronička obrada

Tijekom rada uočena su dva velika nedostatka ENIAC računala: • mala memorija, • mogućnost rješavanja samo dva zadatka za koje je bio napravljen (za druge zadatke trebalo je prespojiti mnogo žica i rekonstruirati stroj). Iako je ENIAC bio za tadašnje prilike vrlo brzo računalo, nije bio programibilan u današnjem smislu riječi.

21

Elektronička obrada

Ideju za rješavanje programibilnosti i univerzalnosti računala, dao je mađarski matematičar

John von Neumann

. Njegova ideja o računalu koje bi radilo na osnovi izmjenjivog programa, bila je revolucionarna i zaokružila je niz važnih otkrića koja su bila temelj daljnjem razvoju računala. Još i danas moderna se računala izrađuju na tzv. von Neumannovom modelu arhitekture računala.

22

Elektronička obrada

Godina 1948. bila je presudna prekretnica za daljnji razvoj računala – pojavljuju se tranzistori . U odnosu na elektronsku cijev tranzistor se manje grijao i bio pouzdaniji u radu. To je dovelo do smanjivanja dimenzija računala, njihove stabilnosti u radu i jeftinije izrade. Nakon te godine, slijedi ubrzani razvoj računalske industrije.

23

Elektronička obrada

Američka tvrtka Intel 1970. godine proizvodi prvi mikroprocesor (engl.

Microprocessor

) pločicu silicija dimenzija 5x5 mm na koju su smjestili sve elektroničke elemente potrebne za rad središnje jedinice računala (engl.

Central Processor Unit

).

Bio je to revolucionaran izum koji je potpuno izmijenio daljnji tijek razvoja informatičke tehnologije.

24

Elektronička obrada

Zbog malih dimenzija, male potrošnje a velikih sposobnosti obrade podataka, pojava mikroprocesora omogućila je smanjivanje računala na veličinu oveće tipkovnice. Ovaj tehnološki napredak krajem osamdesetih godina doveo je do proizvodnje računala za kućnu, odnosno osobnu uporabu. Tako su nastala

osobna računala

.

25

Elektronička obrada

Godine 1973. izumljeno je prvo osobno računalo (Xerox Altos), ali se moglo nabaviti samo u dijelovima. Prvo kompletno osobno računalo pojavilo se 1977. godine - bilo je to Apple II računalo. Svjetsku su popularnost osobna računala stekla tek 1981. godine kada je tvrtka IBM proizvela PC Junior računalo.

26

Elektronička obrada

IBM PC Junior imao je procesor koji je radio na radnom taktu 4,77 MHz, sa 16 kB RAM memorije i nije imalo čvrsti disk nego samo disketnu jedinicu kapaciteta 160 kB. Iako su te značajke smiješno male u odnosu na današnja računala, IBM PC Junior otvorio je vrata sveopćoj popularnosti i upotrebljivosti računala.

27

Vrste računala

Današnja digitalna računala se prema brzini i snazi dijele na četiri skupine: 1. superračunala 2. velika računala 3. mini računala 4. osobna računala

28

Vrste računala

Veliko računalo

(

Main frame

) je veliki stroj, često veći i od čovjeka. Takva računala koriste tvrtke i organizacije kojima su potrebna moćna računala. Njime upravlja ekipa profesionalaca u posebno za tu svrhu građenim prostorijama, koja moraju biti u gotov idealnim klimatskim uvjetima. Toliko su moćna, da su u stanju kontrolirati rad i opsluživati više stotina manjih računala.

Superačunalo

mainframe je kategorija trenutno najmoćnijih računala.

29

Vrste računala

Mini računalo

je plod prvih pojeftinjenja i minijaturizacije računalne tehnologije. Upotrebljavaju se uglavnom na sveučilištima ili u većim tvrtkama. Ne treba mu posebnog, profesionalnog osoblja i namjenski građenih prostorija. Njihove sposobnosti su osjetno manje nego mainframe računala, a i veličinom su daleko manja.

30

Vrste računala

Osobna računala

(

Personal Computer

- PC) su namijenjena osobnoj uporabi pojedinaca. Zamišljena su tako da zadovolje sve osnovne poslovne potrebe jednog korisnika (unos podataka, obrada, ispis, pohranjivanje podataka za kasniju uporabu itd.) Međutim, nisu namijenjena za opsluživanje više korisnika istovremeno niti za obradu velike količine podataka (npr. za obradu plaća u velikim tvrtkama).