Boole, binární logika Turing ENIAC von Neumann tranzistor první komerční aplikace vyšší programovací jazyk, FORTRAN, COBOL

1. Počátky dnešních
počítačů
ANM50565, zimní semestr 2015/16, přednáška 3/11
petr@koubsky.cz
binární logika
Turing
ENIAC
von Neumann
tranzistor
první komerční aplikace

2. George Boole
1815 – 1864
Booleova algebra: formální logika aritmetika binárních čísel
množinové operace
AND OR NOT

3. A B Y
0 0 0
1 0 0
0 1 0
1 1 1
Y = A ⋀ B
Binární logika – AND
A
B
Y
A B Y

4. Binární logika – OR
A
B
Y
Y = A ⋁ B
A B Y
0 0 0
1 0 1
0 1 1
1 1 1
A
B
Y

5. Logické obvody nemusí být
elektrické!
Obrázek (a dva následující) z knihy: W. Daniel Hillis: Vzor v kameni, Academia Praha 2003.

7. Binární logika - NOT
Y = ¬A
A Y
A Y
0 1
1 0

8. Aritmetika v počítači
A B C S
0 0 0 0
1 0 0 1
0 1 0 1
1 1 1 0
half adder (půlsčítačka)
jednobitová úplná sčítačka čtyřbitová úplná sčítačka

9. Konrad Zuse, 1941
Obrázek: http://www.computerhistory.org/timeline/?year=1941 2006
1910 – 1995

10. Obrázek: z článku „Punched Cards to Petaflops“, Alan B. Carr, National Security Science, http://www.lanl.gov/discover/
publications/national-security-science/2013-april/_assets/docs/punchcards-petaflops.pdf 04/2013
Los Alamos: tak se počítala atomová bomba

11. Obrázky: http://www.ilord.com/enigma.html a http://www.bletchleypark.org.uk/content/hist/worldwartwo/industrialisation.rhtm
Bletchley Park: tak se luštila Enigma
Bletchley Park,
utajené pracoviště pro
luštění německých
kódů, v čele projektu
Alan Turing, Gordon
Welchman, Tommy
Flowers.

12. Alan Turing
1912 – 1954
Zakladatel matematické teorie počítačů (computer science)
Turingův stroj, univerzální Turingův stroj
Turingův test

13. Turingův stroj
• nekonečná páska
• čtecí/zapisovací hlava
• stavový registr
• tabulka přechodů, tj. program
• (symboln, stavn) → (symboln+1, posunk, stavn+1)

14. IBM ASCC/Mark I
Obrázky http://en.wikipedia.org/wiki/Harvard_Mark_I
Harvard (Howard Aiken) a IBM, spuštěn
1944, 16 x 2,5 x 0,6 m, 4500 kg, paměť na
72 čísel.
sčítání 0,3 s
násobení 6 s
dělení 15 s
logaritmus 1 min.

15. ENIAC
27 tun, 17 500 elektronek, 2,5 x 1 x 26 m. V provozu 1946 - 1955.

16. Z3
(Německo
1941)
Atanasoff-
Berry
(USA 1941)
Colossus
(UK 1943)
Mark I
(USA 1944)
ENIAC
(USA 1945)
součástky
elektro-
mechanický
elektronický elektronický
elektro-
mechanický
elektronický
programování děrná páska
žádné —
ovládání
ručně
obvody,
přepínače
děrná páska
obvody,
přepínače
větvení
programu
ne — ano ne ano
formát čísel binární binární speciální dekadický dekadický

17. John von Neumann
Von Neumannova architektura
(First Draft of a Report on the
EDVAC,1945): počítač je tvořen
procesorem, aritmetickou
jednotkou, pamětí, vstupním
a výstupním zařízením. Klíčovým
prvkem je program uložený
v paměti, nikoli například na
externím paměťovém médiu. To
znamená, že s ním lze zacházet
jako s každými jinými daty, že jej
lze jiným programem upravovat
a přepisovat. Rozdíl mezi
programem a daty vlastně
neexistuje, je to jen otázka
kontextu.
„Young man, in mathematics
you don't understand things.
You just get used to them.“
(*1903 Budapest, +1957
Washington, D.C.)
EDSAC, 1949 (Maurice Wilkes,
Cambridge)

18. Von Neumannova
architektura
Vstupní
zařízení (např.
klávesnice)
Výstupní
zařízení (např.
obrazovka)
Pracovní
paměť (je v ní
program
a data)
Aritmeticko-
logická
jednotka (mění
data na jiná
data)
Řadič (bere
instrukce
jednu po
druhé)

19. UNIVAC
1946: hlavní tvůrci ENIAC, J. Presper Eckert a John Mauchly,
založili firmu EMCC, tu roku 1950 koupil Remington Rand

20. Instalace UNIVAC
Tabulka: http://en.wikipedia.org/wiki/UNIVAC_I

21. • 1947: První funkční tranzistor (Bell
Telephone Laboratories: William
Shockley, Walter Brattain, John
Bardeen)
• 1951: UNIVAC I – první komerčně
dostupný počítač
• 1957: Programovací jazyk
FORTRAN
• 1959 - 1965 vznikal rezervační
systém SABRE pro American
Airlines, největší tehdejší IT projekt,
1000 terminálů po celých USA,
40 000 rezervací a 20 000
prodaných letenek denně
• 1960: Programovací jazyk COBOL
• 1961: Firmy Texas Instruments
a Fairchild zahájily výrobu
integrovaných obvodů
Bardeen, Shockley, Brattain, 1948
FORTRAN

22. K zapamatování
• Logické obvody a dvojková soustava
• Technicky lze logiku počítače realizovat
různými způsoby, elektronika není jediná
možnost
• Turingův stroj
• von Neumannova koncepce
• Tranzistor
• Programovací jazyky