Az első komoly, számolást segítő eszköz az abakusz volt az ókortól kezdve. Ez még nem tekinthető számológépnek, ahogy a később feltalált logarléc sem. Az első számológépek a középkorban születtek, majd egyre több mechanikus számológép készült az újkorban. Nagy gondolkodók, matematikusok, tudósok próbáltak meg előállítani a számolást megkönnyítő berendezéseket. Ilyen ember volt Schickard, Pascal, Leibniz, és Babbage is.
Az elektromosság felfedezése előtti számológépeket mechanikus gépeknek nevezzük. Ezeket kézi erővel működtették. Forgó, mozgó alkatrészekből (csiga, tengely, fogaskerék, rugó, kallantyú, hajtókar) álltak. Legjobb esetben a négy alapművelet elvégzésére voltak alkalmasak nem túl nagy számkörben. Babbage analítikai gépe már számítógépnek tekinthető a működési elve alapján, de ezt is csak a mechanika, és az emberi erő működtette.
Az áram alkalmazásának korai korszakában alkották meg az első elektromechanikus számítógépeket. Jó példa erre Hermann Hollerith lyukkártyás gépe, és Konrad Zuse Z1 nevű, relékkel működő gépe is. Ezek a gépek már részben árammal működtek, de voltak mechanikus, kézi működtetésű részeik is, vagy volt bennük forgó, mozgó alkatrész is. Általában nem voltak digitális működésűek sem.
A számítógépeket fejlődési szakaszaik szerint generációkba soroljuk. A generáció szó jelentése: Ugyanakkor születettek korcsoportja; ugyanazon időben, egy korban élő, nagyjában azonos korú emberek összessége; nemzedék. Ebben az esetben pedig az ugyanabban a korban létrejött, egyforma fejlettségű, képességű, működési elvű számítógépeket jelenti.
A nulladik generáció: Az összes, fent leírt mechanikus számológép, mechanikus számítógép, elektromechanikus számítógép a középkortól egészen 1946-ig. Érdekesség az, hogy mechanikus számológépeket egészen a nyolcvanas évekig használtak.
Lee de Forest és John Ambrose Flemming 1906-ban tökéletesítette az elektroncsövet (katódsugárcsövet, vákumcsövet). A háború és a háborús kutatások pedig nagy lendületet adtak a számítógépipar fejlődésének.
Az 1. generáció 1946-tól 1958-ig tartott. Ez volt az elektroncsöves gépek korszaka. Ezek már teljesen elektronikusan működtek, nagyon kevés volt bennük a mechanikus elem, és azokat is áram működtette. Jellemzőik:
- Elektroncsövekkel működtek.
- Gyakran meghibásodtak a nem túl megbízható elekrtoncsövek miatt.
- Digitális alapú, a kettes számrendszert használó számítógépek voltak.
- Teremnyi nagyságú, hatalmas méretű és tömegű gépek voltak.
- Nagyan nagy volt az áramfogyasztásuk.
- Több ember kellett a működésükhöz.
- 1949-től a Neumann-elvek szerint működtek.
- Műveleti sebességük alacsony, 5 - 10 ezer elemi művelet másodpercenként.
- Üzemeltetésük, programozásuk mérnöki ismereteket igényelt.
- Pár darab volt csak belőlük a világon, és ezek a gépek saját névvel rendelkeztek: ENIAC, EDVAC
A számítástechnika korszaka hivatalosan 1951. június 5-én kezdődött, amikor az első UNIVAC-ot (Universal Automatic Computer) leszállították az Egyesült Államok Népszámlálási Hivatala számara. Ez volt az első kereskedelmi forgalomban elérhető számítógép.
Walter Brattain 1947. december 24-én megalkotta az első működőképes tranzisztort. Ez egy háromrétegű félvezető eszköz, a modern elektronika alapeleme. Az 1950-es évekig az erősítőkben csak az elektroncsövet használták. A csövek hátránya nagy méretük és a katódfűtés miatti nagy fogyasztásuk volt. A legrégebbi számítógépek, amelyek szoba méretűek voltak, több ezer csövet tartalmaztak. A csöveket szinte folyamatosan cserélni kellett, emiatt egy hosszú számítást szinte lehetetlen volt elvégeztetni. A tranzisztor megjelenése gyorsan kiszorította az elektroncsöveket. Hatására a számítógépek megbízhatósága sokat javult, és az áramszükségletük, méretük is jelentősen csökkent. Gyorsaságuk viszont megnőtt.
A 2. generáció 1958-tól 1965-ig tartott. Ez volt a tranzisztoros gépek korszaka. Jellemzők:
- Tranzisztorokkal működtek.
- Szekrény méretűek voltak, tehát jóval kisebbek, olcsóbbak, mint az elektroncsöves gépek.
- Sokkal megbízhatóbbak (kb. ezerszer) voltak elődeiknél, kevesebb áramot fogyasztottak.
- Létrejöttek az első programozási nyelvek (ADA, FORTRAN).
- Elkészítették az első operációs rendszereket.
- A hagyományos perifériák mellett elterjedtek a nagy tömegű adat és program tárolását, és gyors átvitelét biztosító mágneslemezes és mágnesszalagos háttértárak.
- Másodpercenként 50-100 ezer műveletet is el tudtak végezni.
Az integrált áramkör (röviden IC = Integrated Circuit) egy félvezető lapkán kialakított nagyon kis méretű áramkör. Tipikus alkatrésze a tranzisztor. Az első integrált áramkört Jack Kilby, a Texas Instruments mérnöke készítette 1958-ban. Az IC-kben kezdetben néhány ezer tranzisztornak megfelelő áramköri elemet alakítottak ki. Az ilyen elemeket tartalmazó gépek már elérték az 1 millió műveletet másodpercenként. Ez a műveleti sebesség lett az 1 MHz-es alapsebesség.
A 3. generáció 1965-től 1974-ig tarott. Ez volt az integrált áramkörös, azaz IC-s gépek korszaka. Jellemzőik:
- Integrált áramkörökkel, azaz IC-kel működtek.
- Méretük tovább csökkent az előző generációhoz képest. Már csak kis szekrény méretűek voltak.
- Egy időben több feladatot is el tudtak végezni, a multiprogramozásnak, és a párhuzamos működtetésnek köszönhetően.
- Megjelent a grafikus monitor.
- A programozási nyelvek is közérthetőbbé váltak, például a BASIC (bézik).
- Fejlődésnek indult az adatátvitel is.
- 1 MHz (megahertz) = 1 milló művelet másodpercenként.
Az Intel (INTegrated ELectronics) cég által 1971. november 15-én kifejlesztett első, Intel 4004 jelzésű mikroprocesszor ugyan egy nagyobb tárolókapacitású memóriát célzó fejlesztés melléktermékeként jött létre, mégis ez az áramkör indította el a mai, tömegméretekben gyártott számítógépek fejlesztését. A 4004-es áramköre 2300 tranzisztorból épült fel. Ez a chip egyedül kb. akkora teljesítményű számolást tett lehetővé, mint a maga korában az egész ENIAC óriásgép.
1974 júniusában jelent meg a piacon az Intel 8080-as, aminek fejlesztését, 8088-as néven építik majd be az első IBM PC-be. Az Intel negyedik mikroprocesszora, a 8088-as indította el a mikroszámítógépek, azaz a személyi számítógépek, PC-k forradalmát. Innétől megindul a PC = Personal Computer = személyi számítógép tömeggyártása.
A 4. generáció 1971-től 1991-ig tartott. Jellemzőik:
- Mikroprocesszorral működnek, CPU = Central Processing Unit = Központi feldolgozó egység = processzor.
- Otthonra megvásárolható, íróasztalon elhelyezhető, monitoros gépek.
- Szaktudás nélkül használhatók.
- Egy ember tudja kezelni.
- Grafikus operációs rendszer.
- Több feladat elvégzésére alkalmas párhuzamosan.
- Több millió, majd milliárd művelet elvégzése másodpercenként. 1 GHz (gigahertz) = 1 milliárd művelet másodpercenként.
A legelső, sorozatban gyártott személyi számítógép az Altair 8800 volt:
A legnépszerűbb, mára legendás személyi számítógépek (Apple II, IBM PC, Commodore 64, ZX Spectrum):
A legismertebb mikroprocesszorok:
1971. Az Intel megalkotja a világ első mikroprocesszorát, az Intel 4004-et.
1972: Intel 8008.
1974: IBM Clip4, Intel 8080
1976: Texas Instruments TMS9900
1978: Intel 8088.
1980: Z80 - A ZX Spectrum processzora.
1981: Hewlett-Packard szuperchip.
1982: MOS Technology 6510 - A Commodore 64-es gépek processzora, és az Intel 286-os processzor.
1986: Az Intel 386-os processzora.
1989: Intel 486-os.
1993: Az Intel bejelentette sorozata következő darabját, amit Intel Pentium-nak nevezett el.
1996: Megjelenik az AMD K5.
1997: Intel Pentium 2.
1999: Intel Pentium 3. és az AMD Athlon XP.
2000: Intel Pentium 4.
2005: Az első kétmagos processzorok - Intel Pentium D.
2006: Intel Core 2 Duo.
2009: Intel Core i3-i5-i7 (első generáció).
2017: Intel Core i9.
2025: Az Intel Core processzorok 14. generációja, és az AMD Ryzen™ 9 9950X3D
Az Ötödik generációs számítógép projektet a japán Nemzetközi Kereskedelmi és Ipari Minisztérium kezdeményezte 1982-ben 450 millió USA $-ból, hogy létrehozza a "minden eddiginél erősebb 5. generációs számítógépet", amely igen sok számítás párhuzamos elvégzésére lett volna képes. A tervezet szerint a jövőbeni mesterséges intelligencia-kutatások alapjául szolgált volna.
Az előző négy generációban a számítási teljesítmény növelését mindig az
elektronikai elemek kicsinyítésével és bonyolultságuk növelésével érték
el, ám az ötödik generációban a tervezet szerint óriási mennyiségű CPU
szolgálta volna ezt a célt. A projekt befejeződött, de látható siker
nélkül, mivel maga a szuper-computer nem készült el, ám egyes
vélemények szerint az elképzelés messze meghaladta a korát, így
akkoriban még nem is érhetett el tényleges eredményt.Egyes írások szerint 1991-től kezdődött az ötödik generáció. A számítógépes hardware jelenlegi generációja láthatóan halad a párhuzamos feldolgozás felé, bár a gépek szoftvere alapvetően soros feldolgozású. A hálózati technológiák rohamos terjedésével az egyes rendszerek számítási teljesítménye is ugrásszerűen növekedett, mivel így az egyes processzorok földrajzi elhelyezkedése immáron lényegtelenné vált, hiszen az összeköttetést biztosító internet immáron mindenki számára könnyedén hozzáférhető!
A mai gépek jellemzője, hogy párhuzamos és asszociatív* működésű mikroprocesszorokat alkalmaznak. A problémaorientált nyelveket próbálják tökéletesíteni, erre egy kezdeti kísérlet a Prolog programozási nyelv volt. A számítógépeket úgy tervezik, hogy minél több áramköri elemet szűkítsenek bele egyre kisebb méretű mikrochipekbe, azonban ennek hamarosan elérjük a fizikai határait, ezért új gyártási módszerekre és működési elvekre van szükség.
*Az "asszociatív" szó jelentése összekötő, összefüggésbe hozó, társító. Ez azt jelenti, hogy valamit másokkal kapcsolatba hoz, összefüggést teremt közöttük, akár gondolati, akár más értelemben.
Mára az 5. generációra a kutatás, a fejlesztés, az új technológiák kipróbálása, a kísérletezés jellemző. Például próbálkoznak bioszámítógépek előállításával. Állati agyakat próbálnak elektronikával összekötni.
Napjaikban már fejlesztik az optikai számítógépet, aminek lényege az, hogy nem elektromos, hanem sokkal gyorsabb fényimpulzusok hordozzák az információt. Zajlik a kvantumszámítógép kutatása, építése is.
Források:
- http://users.atw.hu/blamk/szmtgp.htm
- https://regi.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0046_bevezetes_az_informatikaba/ch03s02.html
- https://hu.wikipedia.org/wiki/A_sz%C3%A1m%C3%ADt%C3%B3g%C3%A9p_t%C3%B6rt%C3%A9nete
- https://hu.wikipedia.org/wiki/Commodore_64
- https://en.wikipedia.org/wiki/ZX_Spectrum