Počítače 1. generace

1. GENERACE POČÍTAČŮ (1944 - 1956)

• První generace počítačů přichází s objevem elektronky, jejímž vynálezcem byl Lee De Forest. Vakuová elektronka dovolovala odstranění pomalých a nespolehlivých mechanických cívkových relé
• Tyto počítače byly konstruovány podle von Neumannova schématu a je pro ně charakteristický tzv. diskrétní režim práce, to znamená, že při tomto zpracování je do paměti počítače zaveden jen jeden program a data, se kterými tento program pracuje. Poté je spuštěn výpočet a již není možné s počítačem v průběhu tohoto výpočtu komunikovat. Po skončení výpočtu musí operátor do počítače zavést další program a data a vše se opět opakuje. Diskrétní režim práce se v budoucnu ukazuje jako nevhodný z důvodu plýtvání strojového času. Mezi další důvody také patří pomalý operátor, který zavádí programy a data. V tomto okamžiku počítač nepracuje a čeká na operátora.
• K rozvoji počítačů první generace došlo především za druhé světové války a to nejen ve Spojených státech a Velké Británii, ale i v nacistickém Německu.
• Jelikož v této době neexistují vyšší programovací jazyky, neexistují ani operační systémy v důsledku složitosti a náročnosti vytváření těchto programů, případně operačních systémů.
  
  

Konfigurace: desítky skříní
Operační rychlost: stovky až tisíce (100 – 10 000) operací za sekundu
Programové vybavení: strojový kód, autokód, assembler, podprogramy, strojové jazyky
Oblast použití: vědecko-technické výpočty (VTV), zpracování hromadných dat (ZHD)
Součástky: elektronky, relé se nahradilo bistabilním spínacím prvkem (klopný obvod) složeným z elektronek
Technické vybavení: děrné pásky, děrné štítky, magnetické bubny, tiskárny
Vnitřní paměť: 1 - 2 KB

ENIAC (1944)

• Roku 1944 byl na univerzitě v Pensylvánii spuštěn první elektronkový počítač zvaný ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer). U zrodu ENIACu stáli v USA John W. Mauchly (1907 - 1980) a John Presper Eckert (1919 - 1995).

• Jednalo se o obrovský počítač o hmotnosti 30 až 40 tun, který zaujímal plochu 150 až 167 m2 (30 m délka, 3 m výška a 1 m šířka). Byl tvořen převážně kombinací elektronek a relé. Musel se chladit proudem vzduchu ze dvou leteckých motorů Rolse Royce.

• Byl velmi pomalý. Vědci předpovídali, že vydrží sotva pár minut, neboť při tak obrovském počtu součástek, které obsahoval, hrozilo, že každou chvíli se něco přepálí. Ve skutečnosti vydržel v provozu až několik hodin, pak se musel opravit a mohlo se opět "počítat".

• Měl původně sloužit pro výpočet balistických drah raket středního doletu. I když ho armáda USA nakonec skutečně používala, do druhé světové války již nijak nezasáhl. Byl totiž dokončen příliš pozdě.

• V konečném stádiu se skládal z 18 000 elektronek, 10 000 kondenzátorů, 7 000 rezistorů a 1 300 relé.

• Tento počítač se považoval ještě v roce 1988 za první elektronkový počítač na světě, protože armáda spojených států zamlčovala všechny ostatní vojenské počítače angažované ve druhé světové válce.

MANIAC (1945)

• Během krátkého klidu po druhé světové válce se v amerických armádních laboratořích (USA) v roce 1945 podařilo postavit týmu, pod vedením Johna von Neumanna (1903 - 1957), počítač MANIAC (Mathematical Analyser Numerical Integrator And Computer). Byl určen pro atomovou laboratoř v Los Alamos a výrazně přispěl k vyvinutí vodíkové bomby.

Von Neumannovo schéma:

• Toto schéma navrhl roku 1945 americký matematik maďarského původu John von Neumann. Jedná se o model samočinného počítače, který v podstatě zůstal zachován dodnes.

• Podle tohoto schématu se počítač skládá z těchto částí:

- Operační paměť - Slouží k uchování zpracovávaného programu, dat a výsledků.
- ALU (Arithmetic- Logic Unit = aritmetickologická jednotka) - Samotné jádro počítače, které provádí veškeré aritmetické výpočty i logické operace.
- Řadič - Řídící jednotka, která řídí činnost všech ostatních částí počítače. Řízení je prováděno pomocí řídících signálů. Stav jednotlivých modulů a jejich reakce jsou zasílány zpět pomocí tzv. stavových signálů.
- Vstupní zařízení - Zařízení určená pro vstup programu a dat.
- Výstupní zařízení - Zařízení určená pro výstup programu a dat.
- Sběrnice - Slouží ke komunikaci mezi jednotlivými moduly. Rozlišujeme sběrnici datovou, adresovou a řídící.

Spojení řadiče a ALU se někdy nazývá procesor. Procesor spolu s operační pamětí je pak tzv. CPU - Central Processor Unit.

Princip činnosti:

- Do operační paměti se pomocí vstupních zařízení přes ALU umístí program, který bude provádět výpočet.
- Stejným způsobem se do operační paměti umístí data, která bude program zpracovávat.
- Proběhne vlastní výpočet, jehož jednotlivé kroky provádí ALU. Tato jednotka je v průběhu výpočtu spolu s ostatními moduly řízena řadičem počítače. Mezivýsledky výpočtu jsou ukládány do operační paměti.
- Po skončení výpočtu jsou výsledky poslány přes ALU na výstupní zařízení.

Základní odlišnosti dnešních počítačů od von Neumannova schématu:

- Podle von Neumannova schématu počítač pracuje vždy nad jedním programem. Toto vede k velmi špatnému využití strojového času. Je tedy obvyklé, že počítač zpracovává paralelně více programů zároveň - tzv. multitasking
- Počítač může disponovat i více než jedním procesorem
- Počítač podle von Neumannova schématu pracoval pouze v tzv. diskrétním režimu.
- Existují vstupní / výstupní zařízení I/O devices, která umožňují jak vstup, tak výstup dat (programu)
- Program se do paměti nemusí zavést celý, ale je možné zavést pouze jeho část a ostatní části zavádět až v případě potřeby

Otázky k opakování z referátů mikroprocesorové techniky TVY
--Arni 27. 5. 2010, 13:53 (UTC)