Számítógép
A HupWiki-ből...
(Más, használt szóalakok: computer, komputer)
Olyan berendezés, amely képes adatok fogadására, tárolására, az adatok egy csoportja (programok) által meghatározott módon az adatok egy másik csoportján (feldolgozásra szánt adatok, input) műveletek végzésére, továbbá az eredmény kijelzésére, kivitelére (output). A számítógép fizikai megjelenésének elnevezése, elfogadott angol szóval a hardver (hardware). Ide tartozik a ház, a tápegység, az alaplap, a processzor, a merevlemez, a monitor, a billentyűzet, stb. Az előírt feladatok végrehajtását a szoftver (software) teszi lehetővé, ez a számítógép nem megfogható, utasításokban, programokban, operációs rendszerben, eszközmeghajtókban és egyéb utasítás-csomagokban megjelenő „lágy” része.
Két fő típusa az analóg és a digitális számítógép. Az analóg számítógépek fizikai jelenségek matematikai leírásával szimulálják a folyamatokat, be- és kimenetük is valamilyen fizikai jellemző (pl. villamos feszültség, hőmérséklet, nyomás) Előnyösen használhatók többek között biológiai, áramlástani, stb. feladatok megoldására. Pontosságuk és sebességük korlátozott. A digitális számítógépek számjegyekre (digit) bontják, fordítják a feladatot, és ezeken hajtják végre az előírt műveleteket. A számítások alapegysége a bit. Létezik egy átmeneti típus is, az un. analogikai számítógépek, amelyek egyesítik a két típus előnyeit. Ezeket elsősorban biológiai, áramlástani feladatok modellezésére, megoldására használják.
Számítógép tágabb értelemben minden olyan berendezés, amely megfelelő bemenő adatok alapján olyan kimenő adatokat képes előállítani, amelyek vagy közvetlenül értelmezhetőek a felhasználók részére vagy más berendezések vezérlésére használhatóak. Szűkebb értelemben a számítógép olyan elektronikus berendezés, amely információk (adatok és programok) tárolására alkalmas memóriával rendelkezik, az adatok feldolgozásához programra van szüksége és saját tevékenységét, működését vezérli.
Eszerint (tágabb értelemben) a számítógépek őseinek a különböző számolást elősegítő eszközöket lehet nevezni. Ilyen eszköz az ókori eredetű abakusz (amely a keleti régió országaiban ma is jelentős szerepet tölt be).
- John Napier Murchiston (1550-1617) az ún. “ Napier-csontok” segítségével gépesítette a szorzás műveletét.
- Edmund Gunter (1581-1626) – elődei ismereteit felhasználva – 1620-ban logaritmikus számolólécet szerkesztett. (E találmány időtállóságát mi sem bizonyítja jobban, mint az a tény, hogy 20 évvel ezelőtt még középiskolai tananyag volt a logarléc használata...)
Az első mechanikus számológépet Wilhelm Schickard alkotta meg 1623-ban, az átvitelt egy tízfogú és egy egyfogú fogaskerék segítségével valósította meg.
- Blaise Pascal (1623-1662) 1642-ben egy mechanikus összeadógépet szerkesztett, amelyben a főszerep szintén a fogaskerekeké volt. E géptípusból mára körülbelül 50 maradt fenn.
- Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) 1673-ban tökéletesíti Pascal gépét, így mind a négy alapművelet elvégezhető a géppel. Először fogalmazza meg azt az elvet, hogy célszerűbb lenne a kettes számrendszerben dolgozni, de a számok hossza miatt ezt nem tudja megvalósítani.
- Müller német hadmérnök 1786-ban megfogalmazza, hogy szükség van a részeredmények tárolására. Ezen tárolót regiszternek nevezi el, és feladatának az adatok ideiglenes elhelyezését jelöli meg.
- Charles Babbage (1792-1871) megfogalmazza, hogy egy számológépnek milyen követelményeknek kell megfelelnie:
- ne kelljen mindig beállítani a számokat
- meg lehessen adni egyszerre az összes számot és műveletet (ez lyukkártya segítségével oldható meg).
- legyen input egység (ez a lyukkártya)
- legyen utasítás (a művelet a lyukkártyán)
- legyen külső programvezérlés (a lyukkártyákon tárolt utasítássorozat, a program)
- legyen olyan egység, amely a kiindulási és a keletkezett számokat tárolja (“memória”)
- legyen aritmetikai egység, amely számológépen belül a műveleteket végzi el
- legyen output egység (a gép nyomtassa ki az eredményt).
Babbage elvben konstruál ilyen gépet, amely 20 jegyű számokkal végez műveleteket. Nem építi meg, mert a kor technikája nem teszi lehetővé (például a súrlódást nem tudja kiküszöbölni). (100 év múlva megépítik a Babbage által megálmodott gépet.)
- Augusta Ada Byron (Lady Ada Lovelace) (1816-1851) ezen képzeletbeli géphez leírja azon módszereket, ahogyan programot lehet rá készíteni. (Ilyen értelemben Ada az első programozónő.) Babbage épít két gépet (a Difference Engine és az Analitical Engine), amelyek közül az egyik integrálni, a másik differenciálni tud.
- George Boole (1815-1864) megalkotja a Boole-algebrát, ami a mai matematikai logika alapja. Herman Hollerith (1860-1929) 1887-ben létrehozott gépe alkalmas nagy tömegű adat statisztikai feldolgozására. A kifejlesztését az tette szükségszerűvé, hogy az USA-ban a népszámlálás (1890) feldolgozása hagyományos módszerekkel mintegy 3 évet vett (volna) igénybe. A gép lyukkártyákat tudott rendezni és szétválogatni, amit mechanikusan tudott megoldani, tűk segítségével. A lyukkártyák (papír) egydolláros nagyságúak voltak. Hollerith cégéből fejlődik ki a későbbi IBM.
- Konrad Zuse (1910-1995) elektromechanikus gépet fejleszt ki, a Z3-t ami egy lyukszalagos, külső programvezérelt gép.
- Atanasoff és Berry 1937-38 között megterveznek egy csak elektronikus egységekből álló gépet, ez volt az első elektronikus számítógép, az Atanasoff-Berry Computer (ABC).
- Howard Hathaway Aiken (1900-1973) és társai 1937-ben olyan elektromechanikus számológépet építenek, amelyek tartalmazzák a Babbage-elveket. Ez a MARK1. ami 100 szám tárolására, két 24 jegyű szám 6 másodperc alatti összeszorzására volt alkalmas.
- John Prisper Eckert (1919-) és munkatársai megterveznek egy elektronikus számológépet, és 1940-1944 között meg is építik. Ez az ENIAC, amely 1 másodperc alatt 300 szorzást tud elvégezni. A gép megtervezését az USA hadügyminisztériuma írta ki, hogy ballisztikai röppályákat számolhassanak.
- Neumann János (1903-1957) matematikai szemszögből közelíti meg a kérdést és irányelveket fogalmaz meg:
- a programot és az adatokat nem kell megkülönböztetni
- belső programvezérlés
- a folyamatábra, mint formalizmus bevezetése
- gépi kódú programozás
Az 1949-ben épített EDSAC és az 1952-ben épített EDVAC már a Neumann-elveket vallja.
1951-ben építették meg az első sorozatgyártásra szánt számítógépet, az UNIVAC1-et.
Az elektroncsöveket tartalmazó, épp ezért költséges üzemű, ún. első generációs gépek kb. 1958-ig voltak forgalomban.
A diszkrét félvezető-elemeket (dióda, tranzisztor) tartalmazó, nagyobb tárolókapacitású második generációs gépek 1960-as évek első feléig uralták a piacot.
Az 1960-as években indítja útjára az IBM a 360-as sorozatot (1964: 360/40, az első integrált áramköri elemeket tartalmazó ún. harmadik generációs gép).
A harmadik generációs gépek kora 1971-ig tartott, ekkor jelent meg ugyanis az első mikroprocesszor, s néhány év múlva piacra kerültek az első (ún. negyedik generációs) számítógépek. A mikroprocesszorok fejlesztésében nagy szerepet játszottak az INTEL (INTEL 8080 processzor), a Motorola (Motorola 6800 processzor), a Zilog (Z80 processzor) cégek.
A ma használt IBM PC (az első PC megjelenésének éve: 1981) kompatibilis számítógépek többsége INTEL-processzorokkal működik, bár jelentős szerep jut az AMD és a Cyrix processzorgyártó cégek termékeinek is.
