2 0 0 1 SPOŁECZE STWO GLOBALNEJ

Komentarze

Transkrypt

2 0 0 1 SPOŁECZE STWO GLOBALNEJ
SZKOŁA WYśSZA MILA COLLEGE w WARSZAWIE
SPOŁECZEŃSTWO
GLOBALNEJ
2001
INFORMACJI
Dr inŜ.
Andrzej KALINOWSKI
Wykład 4
Informatyczne determinanty
społeczeństwa informacyjnego
Krótki zarys historii komputerów
Generacje technologiczne komputerów
Generacje organizacyjne komputerów
Krótka historia rozwoju informatyki krajowej
„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, 1992
Krótki zarys historii komputerów 1/18
• abacus - urządzenie liczące,
powstało prawie 5000 lat temu
w środkowej Azji.
• sprowadzenie abacusa Hiszpanii
przez Gerberta z Aurillac,
nauczyciela szkoły katedralnej
w Reims, późniejszego (999 r.)
papieŜa Sylwestra II.
Krótki zarys historii komputerów 2/18
• Leonardo da Vinci - geniusz epoki renesansu wniósł
równieŜ wkład w rozwój maszyn liczących.
Na zdjęciu oryginalne zapiski Leonarda da Vinci
Krótki zarys historii komputerów 3/18
• Leonardo da Vinci - geniusz epoki renesansu wniósł
równieŜ wkład w rozwój maszyn liczących.
Na zdjęciu replika maszyny jego pomysłu
zdjęcie Codex : RRZN/RVS, University of Hannover, Germany| zdjęcie repliki: Mr. Joseph Mirabella, New York, USA.
Krótki zarys historii komputerów 4/18
• W roku 1614 Szkot John Napier wynalazł logarytm, który
pozwolił zastąpić mnoŜenie i dzielenie liczb dodawaniem
i odejmowaniem.
• W roku 1642 Blaise Pascal
skonstruował maszynę liczącą,
nazwaną "Pascaline”.
Maszyna Pascala miała tylko
moŜliwość dodawania liczb
ośmiocyfrowych.
Krótki zarys historii komputerów 5/18
• W 1694 r. niemiecki matematyk i filozof,
Gottfried Wilhelm von Leibniz (1646 -1716),
wykorzystał doświadczenia Pascala do stworzenia
maszyny, która mogła równieŜ wykonywać
operacje mnoŜenia.
Krótki zarys historii komputerów 6/18
• Dopiero ok. roku 1820 francuski konstruktor
Xavier Thomas de Colmar skonstruował urządzenie
nazywane potem popularnie arytmometrem, które mogło
wykonywać cztery podstawowe operacje matematyczne.
Pascal, Leibniz i Colmar uwaŜani są za głównych
twórców i prekursorów mechanicznych urządzeń
liczących w okresie nazywanym czasem erą
mechaniczną w konstrukcji komputerów.
Krótki zarys historii komputerów 7/18
• W 1822 r. angielski matematyk Charles Babbage
(1791-1871) wpadł na pomysł skonstruowania
uniwersalnego komputera, zdolnego rozwiązywać
róŜnorodne zagadnienia matematyczne.
• Ada Lovelace córka poety lorda Byrona, wniosła ogromny
wkład do pracy nad tym wynalazkiem.
• W 1991 roku naukowcy z Londyńskiego
Muzeum Nauki na podstawie zachowanych
notatek i rysunków Babbage'a skonstruowali
prototyp jego wynalazku.
Krótki zarys historii komputerów 8/18
• W latach 1847 i 1854 matematyk - George Boole
opublikował prace pozwalające na
prezentacje
wyraŜeń
logicznych
za
pomocą
wyraŜeń
algebraicznych znane dzisiaj jako "Algebra Boole'a”,
które połoŜyły podwaliny teoretyczne pod przyszłe
konstrukcje komputerów.
• Na podstawie prac Boole'a inny angielski matematyk
Augustus DeMorgan określił operacje logiczne nazywane
dzisiaj prawami lub przekształceniami DeMorgana.
Krótki zarys historii komputerów 9/18
• W roku 1889 amerykański wynalazca, Herman
Hollerith (1860-1929), uŜył kart perforowanych
(pomysł Jacquard'a) do zakodowania i
wprowadzania danych do maszyny obliczającej
mechanicznie wyniki.
Oryginalna maszyna
Hermana Holleritha
Copyright (c) 1997. Maxfield & Montrose Interactive Inc
A propos
Tak w latach siedemdziesiątych wyglądały: dziurkarka kart i sorter kart
Krótki zarys historii komputerów 10/18
• Lee de Forest w 1906 r. wykorzystuje zjawisko emisji
termoelektronowej do konstrukcji lamp elektronowych, najpierw
diody a następnie triody. Lampa ta mogła pełnić zarówno
funkcje wzmacniacza jak i przełącznika.
• Pod koniec lat lat 30-tych Claude E. Shannon doszedł do
wniosku, Ŝe algebra Boole'a jest idealnym systemem dla maszyn
liczących. Jego główne tezy pokazywały w jaki sposób boolowska
koncepcja PRAWDY I FAŁSZU moŜe być zastosowana do opisania
funkcji przełączających realizowanych przez układy elektroniczne.
Krótki zarys historii komputerów 11/18
• Anglik Alan Turing w latach 1935 - 1938 wymyślił “maszynę
logiczno-matematyczną”. Od 1940r. uczestniczy w brytyjskim
programie konstrukcji maszyny Colossus do rozszyfrowania
komunikatów Wehrmachtu.
• Wiedzę o stosowanych przez Niemców urządzeniach
mechanicznego szyfrowania przejęli Brytyjczycy od wywiadu
polskiego. W pracach nad
rozszyfrowaniem tajemnicy
Enigmy uczestniczyli polscy
matematycy.
Krótki zarys historii komputerów 12/18
• Konrad Zuse (1910-1995), pracował w latach
trzydziestych jako konstruktor dla Henschel Aircraft
Company w Berlinie. W początkach II Wojny
Światowej skonstruował kilka automatycznych
kalkulatorów.
• W 1941 r. Zuse zbudował programowaną
maszynę elektryczną Z3 do kodowania
i dekodowania informacji. Była ona
wyposaŜona w 7800 przekaźników.
Jego dzieło, komputer Z3 moŜna oglądać
w Deutsche Museum w Monachium.
Krótki zarys historii komputerów 13/18
• W roku 1944 amerykański inŜynier Howard H. Aiken
pracujący dla IBM skonstruował - we współpracy Harvardu i IBM
- pierwszy w pełni elektroniczny kalkulator nazwany MARK I.
MARK I
Krótki zarys historii komputerów 14/18
Podczas II wojny światowej walczące armie
potrzebowały duŜych mocy obliczeniowych do
opracowywania „tablic balistycznych” słuŜących
dokładnemu namierzaniu celów.
Krótki zarys historii komputerów 15/18
• 15 lutego 1946 r. na Uniwersytecie Pensylwanii w Filadelfii
uruchomiono pierwszą elektroniczną maszynę cyfrową,
nazwaną przez jej konstruktorów: Johna H. Mauchly'ego
i J. Prospera Eckerta - ENIAC (Electronic Numerical
Integrator and Computer).
• ENIAC obejmował 42 szafy i
waŜył 30 ton
• zajmował 72 m2 powierzchni
• pobór przez niego mocy wynosił 140 kWh
• składał się m.in. z:
- 18 000 lamp elektronowych
- 6 000 komutatorów
- 10 000 kondensatorów
- 50 000 oporników
- l 500 przekaźników
ENIAC
Krótki zarys historii komputerów 16/18
• W połowie lat 40 John von Neumann,
współpracujący z zespołem Uniwersytetu w
Pensylwanii zaproponował następujące postulaty
dotyczące architektury komputera:
Komputer powinien posiadać pamięć w której przechowywane będą zarówno
dane jak i instrukcje z moŜliwością zapisu i odczytu w dowolnej kolejności
Powinien być wyposaŜony w jednostkę obliczeniową pozwalającą na operacje
arytmetyczne i logiczne
Powinien zawierać takie układy sterujące jego pracą, które pozwalałyby na
interpretację rozkazów pobieranych z pamięci oraz wybór alternatywnych działań
w zaleŜności od wyniku poprzednich operacji
Krótki zarys historii komputerów 17/18
• W 1945 roku przystąpiono do budowy komputera nazwanego w
skrócie EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic
Computer ), ale z róŜnych przyczyn zakończono ją w 1952 r.
EDVAC zawierał ok. 4000 lamp elektronowych i ok. 10000 diod
krystalicznych.
• Jednocześnie w 1948 roku rozpoczęto prace nad komputerem o
nazwie UNIVAC I (Universal Automatic Computer), które
zakończono w 1951 roku. UNIVAC stał się pierwszym dostępnym
w sprzedaŜy komputerem. Posiadały go juŜ wtedy: amerykańskie
biuro ewidencji ludności oraz General Electric.
Krótki zarys historii komputerów 18/18
• ENIAC, EDVAC, UNIVAC - maszyny cyfrowe zaliczane do
pierwszej generacji komputerów.
• wykorzystano w nich przełączniki elektroniczne na lampach
elektronowych
• stosowano pamięci
magnetyczne na rdzeniach
ferrytowych
• instrukcje wykonywane
były w określonej
kolejności
Krótki zarys historii komputerów
Gdy latem 1946 roku zniesiono tajemnicę wojskową jaka
otaczała ENIAC`a stało się jasne, Ŝe nastąpił pewien punkt
przełomowy w historii komputerów, otwierający przyszłość,
której znaczenia i zasięgu nikt jeszcze nie podejrzewał, rewolucję
której nazwa brzmi:
eksplozja informatyki
R.Ligonniere, Prehistoria i historia komputerów, 1992
Generacje technologiczne komputerów 1/6
• I generacja - lampy elektronowe - 1937-1953
• II generacja - tranzystory
- 1954-1962
• III generacja - układy scalone
- 1964-1971
• IV generacja - mikroprocesory i LSI - 1971- czasy obecne
• V generacja - układy scalone VLSI
Generacje technologiczne komputerów 2/6
I generacja - lampy elektronowe - 1937-1953
• komputery wielkie i drogie
• podstawowe elementy lampy oraz linie przekaźnikowe
• obszary zastosowań:
- zagadnienia balistyki
- łamanie kodów
- projektowanie urządzeń optycznych i meteorologia
• wysoka zawodność
• ubogie oprogramowanie 1-5 Klocs (Kilo lines of code - tysiąc linii
kodu maszynowego)
Generacje technologiczne komputerów 3/6
II generacja - tranzystory - 1954-1962
• komputery znacznie mniejsze i tańsze
• stosowane w wielkich firmach czy bankach
• średni czas pracy między awariami - setki godzin
• języki programowania wysokiego poziomu
• programy osiągały wielkość 5 - 20 Klocs
• problemy rozwiązywane były sekwencyjnie
IBM 7090 i IBM 7070
Generacje technologiczne komputerów 4/6
III generacja - układy scalone - 1964-1971
• komputery stały się jeszcze mniejsze i szybsze
• średni czas pracy między awariami wynosił tysiące godzin
• wielkość programów od 20 do 500 Klocs
• rozwój systemów operacyjnych
• wieloprogramowość
IBM System 360
Generacje technologiczne komputerów 5/6
IV generacja-mikroprocesory i LSI -1971-czasy obecne
• radykalnie zmniejszają się wymiary komputerów
• komputery są tańsze, szybsze i nie przegrzewają się
• dostępne i „przyjazne” dla przeciętnego uŜytkownika
• w 1981 r. IBM stworzył komputer osobisty (PC) do uŜytku
domowego, biurowego oraz szkolnego
• powstanie sieci komputerowych
Generacje technologiczne komputerów 6/6
V generacja - układy scalone VLSI
• przetwarzanie równoległe z uŜyciem
układów scalonych o bardzo
wielkiej skali integracji (VLSI)
• superkomputery
• sztuczna inteligencja
Generacje organizacyjne komputerów 1/8
Podział wg wielkości i przeznaczenia
• mikrokomputery
• minikomputery
• komputery (mainframe)
• superkomputery
Generacje organizacyjne komputerów 2/8
Mikrokomputery- komputery osobiste (PC)
• najmniejsze komputery biurkowe lub przenośne
• mogą być połączone w sieć
• są uŜywane w domu, małym przedsiębiorstwie lub w
szkole
• naleŜą przewaŜnie do jednego uŜytkownika
• spotyka się w róŜnych rozmiarach jako:
–
–
–
–
–
osobiste organizatory
kieszonkowe (palmtopy)
na kolana (laptopy)
przenośne (notebooki)
na biurko (desktopy)
Generacje organizacyjne komputerów 3/8
Minikomputery
• wielodostępne komputery o mocy obliczeniowej i
rozmiarach sytuujących ich pomiędzy duŜymi
komputerami (mainframe) a mikrokomputerami.
• wykorzystuje się przede wszystkim w komercyjnych
systemach teleinformatycznych średnich i duŜych
przedsiębiorstw oraz uniwersytetach.
• mogą słuŜyć równocześnie od 10 do 200
uŜytkownikom.
Generacje organizacyjne komputerów 4/8
komputery (mainframe)
• programowalne urządzenie elektroniczne do
przetwarzania danych, wykonywania obliczeń i innych
zadań.
• istnieją trzy rodzaje komputerów:
– komputer cyfrowy (a digital computer)
– komputer analogowy (analogue computer)
– komputer hybrydowy (hybrid computer) o cechach
komputera cyfrowego i analogowego.
• mogą często równocześnie obsługiwać kilkuset
uŜytkowników w duŜych organizacjach, jak wielkie
przedsiębiorstwa i agendy rządowe.
Generacje organizacyjne komputerów 5/8
Superkomputery
• najszybszy, najsilniejszy rodzaj
komputera o niezwykłej szybkości.
• wykorzystują kilka współpracujących
ze sobą procesorów oraz
w celu przyśpieszenia transmisji
sygnałów elektrycznych,
zjawisko nadprzewodnictwa,
które występuje w temperaturze
bliskiej zera bezwzględnego.
• Pierwszy superkomputer, Cray-1
skonstruowany i uruchomiony został
przez Seymoura Craya (1925-1996)
- amerykańskiego informatyka.
amerykański superkomputer Cray, uŜywany w kryptologii i
symulowanych wybuchach jądrowych
Generacje organizacyjne komputerów 6/8
Superkomputery
• w 1981 r. na świecie było tylko 21 superkomputerów
• w 1986 r. juŜ 76, a w 1991 r. ponad 350, z czego 270,
czyli 75% produkcji światowej, jest typu Cray.
• Największa liczba superwydajnych maszyn (227)
znajduje się w USA, na drugim miejscu są Niemcy z 71
superkomputerami, a na trzecim miejscu Japonia, gdzie
pracuje 48 takich urządzeń.
Generacje organizacyjne komputerów 7/8
Superkomputery
Ranking listy TOP 500 - najbardziej
superkomputerów na świecie:
wydajnych
• Na pierwszym miejscu zestawienia znalazł się
superkomputer Earth Simulator zbudowany przez
firmę NEC, który osiągnął rekordową i niewiarygodną
szybkość przetwarzania informacji 35,6 bln operacji na
sekundę.
• Duma i i symbol amerykańskiej potęgi, ASCI White, jest
od niego pięciokrotnie słabszy.
Generacje organizacyjne komputerów 8/8
Superkomputery
• IBM ogłosił 20 listopada 2002 roku, iŜ podpisał kontrakt
wartości 299 mln dolarów na budowę dwóch
superkomputerów dla ministerstwa energetyki USA. Łącznie
oba komputery będą szybsze niŜ obecnie 500 najszybszych
komputerów.
• pierwszy ASCI Purple będzie wykorzystywany do modelowania
wybuchów jądrowych (100 bln oper/s).
• drugi, Blue Gene/L będzie słuŜył do przewidywanie zmian
klimatycznych oraz interakcji między chemią atmosfery
a zanieczyszczeniami ( 360 bln oper/s).
Konstatacja
• Obliczenia wykonywane w 1946r. przez ENIACa w 1982 r.
wykonywał mikrokomputer zbudowany z jednego lub kilku
układów scalonych i mieszczący się bez trudu w szufladzie
biurka.
• Rok później mikrokomputer IBM PC, od którego zaczął się
„boom PC” został przez tygodnik „Time” wybrany „Maszyną
Roku”, w miejsce tradycyjnego „Człowieka Roku”.
• Bowiem:
KOMPUTER STAŁ SIĘ
PODSTAWĄ AUTOMATYZACJI PRACY
UMYSŁOWEJ W SFERACH:
• inŜynierii obliczeń:
komputer jako środek do obliczeń (computer as a computer)
• inŜynierii rozwiązywania problemów:
komputer jako środek do rozwiązywania problemów
(computer as a problem solver)
• inŜynierii informacji:
komputer jako środek do gromadzenia i przetwarzania
informacji (computer as an information collector and processor)
• inŜynierii wiedzy:
komputer jako ekspert (computer as an expert).
Refleksja
Jaki będzie komputer XXI wieku?
• rozwój ograniczać będą prawa fizyki (np. Ŝaden
sygnał nie moŜe rozchodzić się z prędkością większą
od prędkości światła)
• ograniczenie związane z tzw. algorytmami nieobliczalnymi
• zawodność systemów komputerowych
wg prof. Hansa J. Bremermanna
Krótka historia rozwoju informatyki krajowej 1/6
• pierwsze prace nad skonstruowaniem EMC zapoczątkowano w
1948 r. w Państwowym Instytucie Matematycznym, gdzie
utworzono Grupę Aparatów Matematycznych.
• W 1958 r. w Zakładzie Aparatów Matematycznych PAN
skonstruowano pierwszą w kraju elektronową maszynę
liczącą o nazwie XYZ (często zwaną ZAM-1).
Krótka historia rozwoju informatyki krajowej 2/6
• Od 1962 r. problemy teorii i praktyki rozwiązywały:
• Instytut Maszyn Matematycznych (IMM) PAN - dawny Zakład
Aparatów Matematycznych
• Katedra Budowy Maszyn Politechniki Warszawskiej;
• Wrocławskie Zakłady Elektroniczne ELWRO.
• Wojskowa Akademia Techniczna
• Rezultatem pracy tych ośrodków było skonstruowanie modeli
takich maszyn, jak: ZAM-2 i ZAM-3, UMC-1 i ODRA-1003, ELWAT
UMC-1
ODRA-1003
ELWAT
Krótka historia rozwoju informatyki krajowej 3/6
• Po roku 1963 w ośrodkach warszawskich rozwijano EMC serii ZAM, zaś w ELWRO
- EMC serii ODRA. Uruchomiono produkcję kolejno EMC:
• ZAM-41 do przetwarzania danych (1964 r.)
• ODRA-1204 - zbudowanej na technice półprzewodnikowej i przeznaczonej głównie
do obliczeń naukowo-technicznych oraz sterowania zautomatyzowanymi
procesami technologicznymi (1967r.);
• ODRA-1304 - nowoczesnej w tym czasie (1969 r.) maszyny cyfrowej,
przeznaczonej do przetwarzania informacji (licencja angielskiej firmy ICL);
• ODRA-1305 (1973 r.) - będącej udoskonaloną i znacznie rozbudowaną wersją
ODRA-1204
ODRA-1304
ODRA-1305
Krótka historia rozwoju informatyki krajowej 4/6
• Równolegle w ELWRO prowadzone były prace nad komputerem średniej mocy
obliczeniowej dla zastosowań wojskowych . W efekcie uzyskano 2 rozwiązania:
• EMC ODRA-1325 przeznaczono na rynek krajowy
• RODAN-10U
o
udoskonalonych
parametrach
niezawodnościowych,
wykorzystywane było w projektowanych i wdraŜanych w wojsku
zautomatyzowanych systemach dowodzenia i kierowania środkami walki.
Krótka historia rozwoju informatyki krajowej 5/6
• w latach siedemdziesiątych nastąpił wyraźny podział
specjalizacji w produkcji komputerów:
• ośrodek
wrocławski
przejął
całkowicie
produkcję
komputerów większych
• ośrodek warszawski - minikomputerów.
• jednocześnie -zgodnie z ustaleniami przyjętymi w ramach RWPG
- od 1975 r. podjęto w ELWRO produkcję komputerów R-32,
tzw. jednolitego systemu EMC (JS EMC)
• wprowadzono na rynek krajowy 12 typów minikomputerów
rodziny MERA oraz szereg urządzeń informatycznych takich
jak: pamięci taśmowe, drukarki, monitory ekranowe, dziurkarki i
czytniki taśmy papierowej itp.
• rozwój produkcji sprzętu komputerowego trwał w Polsce do
końca lat 80.
Epilog
• 18 lipca 2003 r. o godzinie 12:25 we wrocławskim Hutmenie
oficjalnie wyłączono z sieci ostatnią, do tej pory funkcjonującą w
Polsce elektroniczną maszynę cyfrową ODRA 1305,
sztandarowego
produktu juŜ nie
istniejących zakładów
komputerowych.
Epilog
Tym samym dobiegła kresu licząca dobrze
ponad 30 lat historia polskiej informatyki
1990
C
C&
2000
systematization
Krótki zarys historii telekomunikacji 8/8
Knowledge
processing
Distributed
processing
Integrated
communication
network
VLSI
LSI
1960
Singlefunction
1950
Birth of
the
computer
n
ta tio
Da nica
u
m
m
co
Tr
Tube
r
ssba
Cro h
swic
SD
ile
s im
Di
gi
c
Fa
TD
IC
SS
-E
Kobayashi , 1985
an Dig
sm ita
iss l
io
n
Multi -purpose
-E
SS
1970
tal
tr a
net nsmi
ssi
wo
on
rk
vi
de
o
Centralized
processing
tr
computers
1980
Analog
sion
transmis
Telephone
1950
digitalization
1960
1970
communication
1980
1990
2000
Koniec
Dziękuję za uwagę