Az informatika fejlődéstörténete

Az informatika fejlődéstörténete

Kezdetben az ősember még az ujjait használta a számoláshoz, később az ókori Babilóniában fejlesztették ki a 60-as számrendszert i.e. 4. évezred végén, amivel mind a mai napig találkozhatunk az időmérés és a szögmérés kapcsán. A ma használt számábrázolás indiai eredetű. Tízes alapú, helyi értékes számrendszert használtak. Ez a számábrázolás az arab hódítások során jutott el Európába.

Európa középkori számolóeszköze az abakusz volt. A számolóeszköz sokkal régebbi, feltehetően mezopotámiai eredetű. Kis rudakon mozgatott fa vagy kődarabokból állt. Egy-egy rúd a helyi értéket jelöl. Európában a kora középkorig általánosan elterjedt a használata.

John Napier a logaritmusról publikált munkája kapcsán alkották meg a logarlécet. A 19. századra kiforrott és nagyon elterjedt eszközzé vált, a mérnöki számítások alapeszközeként egészen az 1970-es évekig az elektronikus kalkulátorok megjelenéséig használták.

Az első mechanikus számológépet Blaise Pascal 1642-44 között készítette el, bár még nem nevezhető igazi számológépnek, mert működése nem volt automatikus. A géppel csak az összeadást és kivonást lehetett elvégezni, a szorzást és az osztást nem lehetett. Pascal számológépét Leibniz, fejlesztette tovább az 1700-as években. Ez a gép volt az első, amely közvetlenül végezte el az osztást és a szorzást, valamint kiegészítő művelet nélkül a kivonást. S ő javasolta először a 2-es számrendszer használatát.

Babbage az 1800-as években felismerte, hogy a számolási folyamatban szükséges a részeredmények tárolása. Gépe (ami ugyan nem készült el) egy mozgó kartonszalag segítségével olvasta be az utasításokat.
Erre az el nem készült gépre Ada Byron írt programokat (érdekesség, hogy az első programozó nő volt).
A modern számítástechnika alapjait Boole francia matematikus nevéhez köthetjük, mert ő volt az, aki kitalálta a logikai algebrát. Hollerith az 1890-es amerikai népszámláshoz készítette el a lyukkártyával működő gépét, s ekkor ismerte fel, hogy az adatokat a feldolgozási sebesség növelése végett kódolni kell.
A gép lehetővé tette a népszámlálási adatok rövid idő (néhány hónap) alatt történő feldolgozását. Ez korábban éveket vett igénybe. Ő alapította azt a gyárat, amelynek utódja a mai IBM cég.

Wiener kívánalmai a korszerű számítógépek számára:A mechanikus és elektronos kapcsolókat fel kell váltani elektroncsövekkel. Az összeadás és szorzás elvégzéséhez 2-es számrendszert kell használni. A műveleteket a gép automatikusan, emberi beavatkozás nélkül végezze el. Legyen lehetőség az adatok tárolására, előhívására, törlésére.
Turing 1930-ban megadta a program és programozható számítógép modelljét az, un. Turing-gépet. 1943-46 között megépült az első tisztán elektronikus számítógép: ENIAC, melynek megépítését a 2. Világháború, azaz a hadiipar sürgette. Az első univerzális számítógép már Neumann elvei alapján készült el s az EDVAC nevet kapta.

A mai számítógép működésének alapjait Neumann János fektette le 1946-ban, amikor Amerikából felkérték a kutatások vezetésére. Nevéhez főződik, hogy megalkotta a modern számítógép ősét, lefektette a számítógép felépítésének és működésének alapelveit.

Neumann elvei:

• A számítógép legyen teljesen elektronikus, külön központi vezérlőegységgel rendelkezzen.
• Soros utasítás-végrehajtás (az utasítások végrehajtása időben egymás után történik.)
• Kettes számrendszert használjon.
• Az adatok és programok ugyanabban a belső tárban, memóriában legyenek.
• A számítógép legyen univerzális Turing gép. (Széles körű felhasználhatóság)

(Turing matematikai modellje alapján: amennyiben a gép bizonyos elemi műveletek elvégzésére képes, akkor minden, algoritmizálható feladat elvégzésére alkalmas a megfelelő program alapján.)

Az elmúlt közel 70 év számítástechnikai fejlődésének áttekintését segíti, ha a fejlődést generációkra osztjuk.

Első generáció:

1940-es évektől, az első elektronikus számítógép megalkotásától számítjuk az 1. generáció szakaszát. Az első elektronikus digitális számítógép, az ENIAC még nem a Neumann-elvek alapján készült. Az első már Neumann elvei alapján készült számítógép az EDVAC nevet kapta.

Tulajdonságaik: Működésük nagy elektroncsöveken alapul, teremméretőek voltak, az ENIAC például 18 ezer elektroncsövet tartalmazott és 30 tonna súlyú volt. Energiafelhasználás nagyon magas, akár 100 kW. Rendkívül költségesek és gyakori volt a meghibásodásuk (az ENIAC átlagosan 15 percenként). Műveleti sebességük alacsony volt, néhány ezer művelet másodpercenként. Az adatokat mágnesdobon tárolták, az adatbevitelre lyukkártya szolgált. Üzemeltetésükhöz, működtetésükhöz mérnöki ismeretekre volt szükség.

Második generáció:

A félvezetők alkalmazása és a tranzisztor feltalálása tette lehetővé a második generációs számítógépek kifejlesztését az 1950-es években.

Tulajdonságaik: Elektroncsövek helyett jóval kisebb méretű és energiaigényű tranzisztorok használata. Helyigényük szekrényméretűre csökkent. Üzembiztosságuk sokkal nagyobb. Tárolókapacitásuk és műveleti sebességük jelentősen nőtt, már több százezer művelet másodpercenként. Kialakultak a programozási nyelvek. Megjelenik a mágnesszalag, mint adatbeviteli eszköz és a ferritgyűrűs memória.

Harmadik generáció:

A tranzisztorok sokaságát egy lapon tömörítették, így a 60-as években megszületett az integrált áramkör, vagy IC.
Tulajdonságaik: Jelentősen csökkent az alkatrészek mérete és száma, így a gépek mérete asztal méretű volt.
Megjelentek az operációs rendszerek. A programnyelvek használata általánossá vált, sőt megjelentek a magas szintű programnyelvek (pl. FORTRAN , COBOL). Műveleti sebességük kb. egymillió/másodperc. Egyre elterjedtebbé váltak, megindult a sorozatgyártásuk, áruk csökkent. Megjelenik a mágneslemez.

Negyedik generáció:

A hetvenes évek elején az integrált áramkörök továbbfejlesztésével megszületett a mikrochip és a mikroprocesszor, ebbe tartoznak a ma használatos számítógépek is.
Tulajdonságaik: Asztali és hordozható változatban (laptop) is kaphatóak. Hatalmas mennyiségű adatot képesek tárolni. Műveleti sebességük kezdetben pár tíz millió, ma már sok milliárd is lehet másodpercenként. Alacsony áruk miatt szinte bárki megveheti. Megjelentek a negyedik generációs programnyelvek (pl. PASCAL), a grafikus operációs rendszerek és az internet.

Ötödik generáció:

Az ötödik generációs számítógépek létrehozására irányuló fejlesztési kísérletek a nyolcvanas évek elején Japánban kezdődtek meg. Tulajdonságaik: a mesterséges intelligencia (MI) megjelenése,
felhasználó-orientált kommunikáció (míg egy mai számítógép használatakor a felhasználó feladata „megértetni” a végrehajtandó műveletsort, addig az ötödik generációs számítógépek hagyományos emberi kommunikáció révén fogják megérteni és végrehajtani a feladatokat)
Az ötödik generációs számítógépek fejlesztése még kezdeti stádiumban van, ezért piacon való megjelenésükre a közeljövőben nem számíthatunk.

Az Internet története

Az Internet is, mint megannyi technikai eszköz a háborúnak, illetve a katonai fejlesztésnek köszönhető. Az 1960-as években tetőzött a hidegháború az Amerikai Egyesült Államok és a Szovjetunió között. Az amerikai védelmi minisztérium egy olyan hálózati rendszert szeretett volna kiépíteni, amely túlél egy atomtámadást. A feladatot kiadták a kutatási részlegnek, ez volt az ARPA. Az ARPA a hálózat védelmét két fő dologban látta. Az első az volt, hogy a hálózatnak ne legyen központja, a hálózat minden csomópontja több másik hálózati csomóponttal legyen összeköttetésben. A másik, hogy az üzenetek csomagokra bontva, egymástól függetlenül haladjanak, akár más és más útvonalon. Ha nincs központ, akkor biztonságosabb a hálózat. Ha több „út” van, akkor bármelyik hálózati csomópont vagy összeköttetés kiesése esetén is eljut az információ a hálózat többi pontjára. 1969 végére alakult ki egy kísérleti hálózat négy egyetem között. A hálózathoz utána egyre több egyetem csatlakozott. Ez lett az ARPANET. Az ARPANET méretének növekedésével világossá váltak a technikai problémák is. Az 1970-es évek közepére fejlesztették ki a ma is használatos protokollt a TCP\IP-t.1983-ban az ARPANET-ről levált a katonai rész, majd az 1980-as évek végére az ARPANET átadta a helyét az INTERNETNEK. Ugyancsak jelentős időpont 1992 is. Ekkora fejlesztettek ki egy új alkalmazást, a Világhálót, vagyis a World Wide Webet. Ez az alkalmazás grafikus felületet biztosít az internet-felhasználók számára.

Összefoglalva az informatika a világon leggyorsabban fejlődő iparág, napjainkban átlagosan másfél évenként megduplázódik az egységnyi áron kapható számítási teljesítmény. De kérdés, hogy ez meddig növelhető.
1990-ben a processzorokban egy tranzisztor 800 nm, 2000-ben 130 nm, 2011-ben már csak 22 nm szélességű, de ez nem csökkenthető a végtelenségig, az atomok 0,1 nm körüli mérete miatt. Becslések szerint 10-20 éven belül elérik ezt a határt és új technológiát kell kidolgozni.

Lehetséges kérdés:

Mi az informatika fejlődéstörténetének 3 fő szakasza?
Válasz: Mechanikus gépek; elektromechanikus gépek és teljesen elektronikus gépek

Köszönjük a tételt a beküldőnek! Sok sikert kívánunk!