Komputer jako „liczydło”

informatyka +
2
Plan wykładu
Wprowadzenie
Prehistoria
Historia do XX wieku
Historia do powstania maszyny ENIAC
Historia do Internetu
Historia komputerów w Polsce
Zakończenie
informatyka +
3
Wprowadzenie
„Komputer, symbol XX w., wywodzi się
mimo wszystko z dalekiej, a mało znanej
przeszłości.
Od antycznych abaków po pałeczki obliczeniowe,
od maszyn Leibniza lub Pascala po mechanizmy
Babbage’a i Holleritha, od logiki binarnej Yi king
po koncepcje Boole’a przeplatają się metamorfozy
wielkiej chimerycznej idei i natchnione poszukiwania
upartych wynalazców.”
R. Ligonniere,
„Prehistoria i historia komputerów”
informatyka +
4
Prehistoria
informatyka +
5
informatyka +
6
X-II
tysiąclecie
p.n.e
Bliski Wschód – gliniane calculi
2700 –
2300 p.n.e
Sumerowie - abakus
II w. p.n.e
Plutarch – abakus pyłowy, chiński
abakus suan zi
I w p.n.e
Horacy – abakus woskowy
(przenośny)
I w. n.e
Rzymski (kieszonkowy) akakus
X – XII w.
Abakusy, GERBERT z Aurillac
XII XVI w.
„Abacyści” – „Algoryści”
XIII w.
Chiny – liczydła suan pan
Rosja – sczoty
Iran, Afganistan – czoreb
Armenia, Turcja - kulba
Soroban na torbie na zakupy
Soroban rosyjski
Soroban włoski
Soroban ozdobny
Soroban dla niewidomych
informatyka +
Soroban podwójny
7
Historia do XX wieku
informatyka +
8
B. Pascal
Maszyna W. Schickarda (zegar rachunkowy)
i maszyna B. Pascala (Pascalina)
informatyka +
9
„Nie godzi się wybitnym ludziom
trwonić czas na niewolniczą
pracę na obliczenia, które
z zastosowaniem maszyn
mógłby wykonać ktokolwiek”
G.Leibniz
informatyka +
10
informatyka +
11
informatyka +
12
informatyka +
13
Algebra Boole'a to struktura algebraiczna B:=(B,, , , 0,1), w której
, i  są działaniami dwuargumentowymi, ˜ jest operacją jednoargumentową, a 0 i
1 są wyróżnionymi różnymi elementami zbioru B , spełniająca następujące
warunki dla wszystkich a, b, c  B:
Oznaczenia Istnieją co najmniej trzy różne, szeroko rozpowszechnione
tradycje oznaczeń w teorii algebr Boole'a. W definicji sformułowanej powyżej
użyto symboli , , , ale w częstym użyciu są również +,, - oraz ,, 
Symbole oznaczające operacje dwuczłonowe algebry Boole'a są prawie

zawsze wprowadzane przez wybór jednej z par (+, ),( ,) albo (, ) .
W oznaczeniach operacji jednoargumentowej algebry istnieje mniejsza
konsekwencja i można się spotkać zarówno z symbolami +,,~ jak i ,,
W badaniach teorio-mnogościowych aspektów algebr Boole'a przeważa tradycja
używania oznaczeń (+, ,-). Ten sam system został też wybrany za wiodący przez
redaktorów monografii Handbook of Boolean Algebras.
Z kolei symbole , zgodne z oznaczeniami w teorii krat są częściej używane w
kontekstach algebraicznych (i teorio-kratowych).
Spotykane są też inne kombinacje tychże symboli lub wręcz inne symbole (na
przykład & w miejsce  , lub a’ zamiast ~a). W elektronice i informatyce często
stosuje się OR, AND oraz NOT w miejsce , , oraz ˜.
łączność
przemienność
absorpcja
rozdzielność
pochłanianie
C.E.Shannon
informatyka +
14
Historia do maszyny
ENIAC
informatyka +
15
informatyka +
16
NAGRODA IM.TURINGA
informatyka +
17
Czy maszyna może myśleć ?
jeśli zdefiniuje się myślenie
jako proces swoisty i wyłącznie
ludzki
jeśli zakłada się, że w samej istocie myślenia jest coś
niezgłębionego, tajemniczego, mistycznego
jeśli przyjmie się, że tę kwestię należy rozstrzygnąć na
drodze eksperymentu i obserwacji, porównując
zachowanie się komputera
z zachowaniem ludzi, w stosunku do których termin
„myślenie” ma powszechne zastosowanie.
informatyka +
18
Maszyna Turinga składa się z nieskończenie długiej taśmy
podzielonej na pola. Taśma może być nieskończona jednostronnie
lub obustronnie. Każde pole może znajdować się w jednym z N
stanów. Maszyna zawsze jest ustawiona nad jednym z pól i
znajduje się w jednym z M stanów. Zależnie od kombinacji stanu
maszyny i pola maszyna zapisuje nową wartość w polu, zmienia
stan, a następnie może przesunąć się o jedno pole w prawo lub w
lewo. Taka operacja nazywana jest rozkazem. Maszyna Turinga
jest sterowana listą zawierającą dowolną ilość takich rozkazów.
Liczby N i M mogą być dowolne, byle skończone. Czasem
dopuszcza się też stan M+1, który oznacza zakończenie pracy
maszyny. Lista rozkazów dla maszyny Turinga może być
traktowana jako jej program.
Maszyna Turinga A posiadająca zdolność symulacji działania
dowolnej innej maszyny Turinga B (opisanej jako dane wejściowe
dla maszyny A) na dowolnych danych wejściowych dla maszyny B,
nazywana jest uniwersalną maszyna Turinga. Praktycznym
przybliżeniem realizacji uniwersalnej Maszyny Turinga jest
komputer, będący w stanie wykonać dowolny program na
dowolnych danych. Należy podkreślić, że komputery nie są
uniwersalnymi maszynami Turinga w sensie pierwotnej definicji,
ponieważ ilość danych, które mogą przechowywać i przetwarzać
jest skończona, tak więc dla każdego komputera istnieje tylko
skończona ilość programów, które może wykonać. Mimo że ilość ta
jest niewyobrażalnie wielka i w praktyce często wystarczająca, to
bez względu na rozmiar pamięci, zawsze będzie istnieć program,
którego maszyna nie będzie w stanie wykonać, ponieważ jego kod
(opis) po prostu nie mieści się w tej pamięci.
informatyka +
19
informatyka +
20
John von Neumann
informatyka +
21
informatyka +
22
informatyka +
23
informatyka +
24
Konrad Zuse
informatyka +
25
Historia do Internetu
informatyka +
26
TRANZYSTOR
Lampy elektronowe
1940: Russell S. Ohl
demonstruje działanie
złącza
1947: Shockley, Brattain
i Bardeen odkryli
tranzystor złączowy
1907: Lee De Forest wynalazł
triodę
– uznaje się to za początek
elektroniki
UKŁAD SCALONY
Mikroprocesor Intel 4004 (1971)
W lipcu 1958 r. John Kilby z Texas Instruments, a w
styczniu 1959 Robert Noyce z Fairchild, prezentują
różne koncepcje realizacji układu scalonego
1974: Intel wprowadza procesor 8080. Mówi się, że
jest to najważniejszy produkt XX wieku. Od niego
zaczął się rynek mikroprocesorów.
…
2006: Intel wprowadza Pentium D w regułach 0.065
m, z 376M tranzystorami na strukturze
informatyka +
27
28
Rewolucja w ewolucji
Kolejne generacje procesorów Intela wyznaczają rytm rozwoju rynku komputera
informatyka +
29
Ewolucja mikroprocesorów
Wymiar charakterystyczny [
[m]
Częstotliwość zegara
1.0E+10
1
1.0E+09
0.1
0.01
1970
1975
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2010
Rok
Częstotliwość [Hz]
Wymiar chrakterystyczny [μm]
10
1.0E+08
1.0E+07
1.0E+06
Liczba tranzystorów w strukturze
mikroprocesora
1.0E+05
1970
1980
1985
1990
1995
2000
2005
Rok
1.0E+09
Liczba tranzystorów na strukturze
1975
1.0E+08
1.0E+07
1.0E+06
Prawo Moore’a
1.0E+05
1.0E+04
1.0E+03
1970
1975
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2010
Rok
informatyka +
30
2010
IBM
Cray
informatyka +
31
Historia języków programowania
Konrad Zuse uznawany jest za twórcę pierwszego języka programowania "Plankalkul"
(1945) – jak podaje „1978 ACM History of Programming Languages FORTRAN session”.
Do tej spory stworzono ponad 2500 języków programowania – stosunkowo niewiele z
nich posiada znaczenie.
1957 FORTRAN, 1958 ALGOL,
1960 LISP, 1960 COBOL, 1962 APL ,
1962 SIMULA, 1964 BASIC ,
1964 PL/I , 1970 Prolog , 1972 C ,
1972 Smalltalk, 1975 Pascal ,
1975 Scheme , 1979 MODULA-2
1980 dBASE II, 1983 Smalltalk-80,
1983 Ada , 1984 Standard ML ,
1986 C++, 1988 Mathematica,
1989 HTML, 1990 Haskell,
1995 Delphi, 1995 Java,
1997 PHP 2.0, 2000 C#
Nowe wersje języków w 2006 r.:
informatyka +
32
Grace Hopper
informatyka +
33
informatyka +
34
P.Baran
informatyka +
35
IBM PC 1981
Apple 1977
informatyka +
36
informatyka +
37
informatyka +
38
S.Jobs
informatyka +
39
1 Sigmund Freud
2 Leo Baekeland
3 Wilbur & Orville Wright
4 Albert Einstein
5 Alexander Fleming
6 Robert Goddard
7 John Maynard Keynes
8 Edwin Hubble
9 Ludwig Wittgenstein
10 Jean Piaget
11 Enrico Fermi
12 Louis, Mary & Richard Leakey
13 Philo Farnsworth
„If (computer networking) were a traditional
14 Kurt Gödel
science, Berners-Lee would win a Nobel Prize.”
15 Rachel Carson
Eric Schmidt, CEO of Novell
16 William Shockley
17 Alan Turing
18 Jonas Salk
19 James Watson & Francis Crick
informatyka +
40
Tim Berners Lee
www, sieć semantyczna
informatyka +
41
1990
1980
1970
systematization
2000
Knowledge
processing
Distributed
processing
Centralized
processing
Multi-purpose
VLSI
Integrated
communication
network
LSI
IC
1960
Singlefunction
1950
Birth of
the
computer
Tr
Kobayashi, 1985
Tube
Telephone
1950
1960
1970
communication
1980
informatyka +
1990
digitalization
2000
42
Historia komputerów w
Polsce
informatyka +
43
1932 Poznań
Marian Rejewski
Jerzy Różycki
Henryk Zygalski
informatyka +
44
informatyka +
45
K.Kuratowski
R.Marczyński
EMAL
J.Groszkowski
L.Łukaszewicz
informatyka +
XYZ
46
informatyka +
47
informatyka +
48
ZAM-21
ZAM-2
informatyka +
ZAM-41
49
MERA 302
MERA 400
informatyka +
50
informatyka +
51
MERA-9150
1976
MKJ-25
1971
MERA-400
1976
MOMIK
MERA
8b 197
3001973
ODRA-1325
K 202 3
ODRA-1305
1971
1971
1971
ODRA-130
4 1970
REDIFON
ZAM-41
1967
KAR-65
ODRA-1204
1967
ZAM-21
1967
ZAM-3
1965
ICT 1900
1965
PAR(C)
1961
PAR(K
) 195
6
GAM-1
1950
XYZ
(ZAM-1)
1958
ODRA-1013
1966
IBM-360
ODRA-1003
AMC 1964
1964
1964
EMAL-2
1955
EMAL-1
(projekt)
1952
ENIAC
1946
PACKARD-BELL
1961
M-20
(ZSRR)
1958
R-30
1970
Erywań
ODRA-1103
1966
ORION
ZAM 24
1962
R-32
1976
ODRA-1002
1962
GEO-20
1978
ANOPS-101
1975
ANOPS-10
1971
ANOPS-3
1971
GEO-2
1968
ANOPS-2
1970 SPEC-2
1968
GEO-1
1966
ANOPS-1
1966
SPEC-1
1964
UMC-10
1963
EMMA
1963
UMC-1
1962
BINUZ
ODRA-1001
1960
EMC-1
(BINEG) 1959
BMC-1
IBM 701
(USA)
1953
EDSAC-1
1949
Drzewo genealogiczne rozwoju polskich komputerów
informatyka +
52
Zakończenie
informatyka +
53
EWOLUCJA KOMPUTERA
•
•
Komputer jako „liczydło”
Komputer jako system przechowujący
i przetwarzający dane i informacje
•
Komputer jako system rozwiązujący
problemy (zadania)
•
Komputer jako „ekspert” - system
przetwarzający wiedzę
informatyka +
54
„Informatyka to systematyczne badanie
systemów algorytmicznych, które opisują
i przetwarzają informacje: ich teoria,
projektowanie, efektywność, implementacja
i zastosowanie. Fundamentalne pytanie brzmi:
co można efektywnie zautomatyzować?”
The Association for Computing Machinery
informatyka +
55
informatyka +
56
informatyka +
57
informatyka +
58