SPOŁECZEŃSTWO GLOBALNEJ INFORMACJI

Transkrypt

1 SZKOŁA WYśSZA MILA COLLEGE w WARSZAWIE SPOŁECZEŃSTWO GLOBALNEJ 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

2 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.

3 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.

4 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 ( ), wykorzystał doświadczenia Pascala do stworzenia maszyny, która mogła równieŝ wykonywać operacje mnoŝenia.

5 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 ( ) 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.

6 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 ( ), uŝył kart perforowanych (pomysł Jacquard'a) do zakodowania i wprowadzania danych do maszyny obliczającej mechanicznie wyniki. Oryginalna maszyna Hermana Holleritha Copyright (c) Maxfield & Montrose Interactive Inc

7 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.

8 Krótki zarys historii komputerów 11/18 Anglik Alan Turing w latach 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 ( ), 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.

9 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.

10 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: lamp elektronowych komutatorów kondensatorów 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

11 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 lamp elektronowych i ok 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

12 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 II generacja - tranzystory III generacja - układy scalone IV generacja - mikroprocesory i LSI czasy obecne V generacja - układy scalone VLSI

13 Generacje technologiczne komputerów 2/6 I generacja - lampy elektronowe 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 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

14 Generacje technologiczne komputerów 4/6 III generacja - układy scalone 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 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

15 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

16 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.

17 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 ( ) - amerykańskiego informatyka. amerykański superkomputer Cray, uŝywany w kryptologii i symulowanych wybuchach jądrowych

18 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 superkomputerów na świecie: najbardziej 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.

19 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:

20 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

21 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

22 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 zbudowanej na technice półprzewodnikowej i przeznaczonej głównie do obliczeń naukowo-technicznych oraz sterowania zautomatyzowanymi procesami technologicznymi (1967r.); ODRA 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.

23 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.

24 Epilog Tym samym dobiegła kresu licząca dobrze ponad 30 lat historia polskiej informatyki Krótki zarys historii telekomunikacji 8/ systematization Distributed processing Knowledge processing VLSI C&C Integrated communication network computers Centralized processing Multi -purpose Singlefunction Birth of the computer Tube Tr IC Crossbar swich LSI Data communication Facsimile SD-ESS Digital transmission video TD-ESS Digital transmission network Kobayashi, 1985 Telephone Analog transmission digitalization communication

25 Koniec Dziękuję za uwagę