% Počítače, přehled historie, generace. Reprezentace dat v PC.

Historie počítačů

Počítač

zařízení a stroje zpracovávající data pomocí vytvořeného programu
hardware (fyzické součásti) a software (program)
získávání dat vstupním zařízením, zpracování a uchování dat, reprezentace výsledku výstupním
notebooky, desktopy, mikrocontroller (ledničky, chytrá zařízení...), auta, ...

Historie

"počítač" -- člověk, co počítá, později počítací zařízení
předchůdci počítače
- Abacus
- mechanické kalkulátory
- děrnostítková zařízení
- analytický stroj

Abacus

korálkové počítadlo
3~000 př.~n.~l., Malá Asie

Mechanický kalkulátor

Wilhelm Schickard, 17.~stol
ozubená kolečka z hodin
sčítání a odčítání šesticiferných čísel

Děrné štítky

1801 -- Joseph Marie Jacquard -- využití v tkalcovském stavu
milník v počítačích -- možné vytvářet a uchovávat a znovu použít instrukce
1890 -- Herman Hollerith, USA -- zjednodušení administrativy (sčítání lidu), základ~IBM

Analytický stroj

1833 -- Charles Baggage -- první návrh
50 místní čísla, fixní desetinná čárka, parní pohon
nikdy nesestaven

Generace

Nultá generace

elektromechanické stroje, využití relé
posun vývoje za druhé světové války

Z1

1938 -- první počítač
dvojková soustava, děrné pásky

Colossus

1943, Thomas H. Flowers
použit na rozluštění německých kódů za druhé světové války (Enigma)
vakuové elektronky

Mark I. -- ASCC

první IBM počítač
děrné pásky, 24 stop ve skupinách po třech (2 adresy + instrukce)
desítková soustava, pevná desetinná čárka

První generace (1945 -- 1950)

použití elektronek
počítače drahé, neefektivní, vysoký příkon

ENIAC

1944, Pensylvánie
smyčky a podmíněné skoky, Turing complete
5000 součtů za minutu
energeticky náročný, poruchový, drahý provoz

MANIAC

inspirace ENIACem
matematické výpočty fyzikálních dějů, vývoj jaderné bomby

Druhá generace (1951 -- 1964)

využití tranzistorů $\rightarrow$ vylepšení počítačů
- zmenšení, větší výkon, efektivita a spolehlivost
pronikání počítačů do běžného života
- obchody, administrativa, skladování dat\dots
děrné pásky, štítky, magnetické pásky
první operační systémy
jazyky symbolických adres
"vyšší" programovací jazyky -- COBOL, FORTRAN, ALGOL\dots

Třetí generace (1965 -- 1980)

integrované obvody
výkon počítače zhruba druhá mocnina jeho ceny
vykonávání více procesů najednou (jeden program čeká na I/O, druhý používá procesor)

IBM System 360

pevná i proměnná délka dat
průlom v praktickém a komerčním využití, tisícové série

Čtvrtá generace (od 1980)

mikroprocesory a osobní počítače
snížení počtu obvodů na základní desce, zvýšená efektivita, menší rozměry, vyšší rychlost
ústup střediskových počítačů (mainframe)
IBM, éra DOS, GUI
exponenciální růst ceny -- není nejlepší koupit nejvýkonnější počítač
vznik clusterů
vznik internetu, distribuovaných systémů
multiprocesory

Data v počítači

reprezentace pomocí 1 a 0 (zapnuto/vypnuto) -- bity [b] (kb, Mb, Gb,...)
seskupovány po 8 -- byty [B] (kB, MB, GB,...)
data uchovány podle různých řádů a systémů -- formáty souborů, kódování jazyků (ASCII vs UTF8) atd.
metadata
- data o dalších datech / o souboru
- specifikace MIME typu, čas, permissions, creator, ...
konverze dat -- převod mezi formáty
- komprese dat -- konverze s cílem zmenšit velikost souborů, lossy/lossless compression

Ukládání dat

dnes používané -- RAM, disky (HDD, SSD, USB disky, paměťové karty), disk array (RAID), cloud

Magnetické

uchování dat pomocí změny vzoru a orientace magnetizace
HDD, floppy disky, magnetické pásky, magnetické proužky

Optické

využití laseru pro zápis a čtení dat
zaostřený laser na optický disk
ekologický způsob uchování
CD, DVD, Blu-ray

Mechanické

uchování dat mechanickou změnou systému
přehození páky, vytvoření díry\dots
děrné pásky

Elektrické

uchování dat za pomoci logických bran
flash memory (USB, SSD\dots)