Historie počítačů: Od elektronky po internet

Dějiny počítačů začaly možná dříve, než si myslíte. Osmibity, ikstéčka a první Pentia asi pamatuje většina z vás, podívejte se ale s námi na to, co bylo předtím.

V pátek jsme oslavili třicetileté výročí osobních počítačů. Při této příležitosti jsme aktualizovali tento článek o historii počítačů, který na Živě.cz vyšel před dvěma lety.

Lidstvo začalo podle všeho počítat na prstech, ale tohle mobilní zařízení mělo své limity. Prvním byla paměť, kterou nahradily škrábance a vrypy na skály či kosti. V archeologických nálezech se ostatně několik takovýchto kousků najde. První stroj, který ale uměl více, než pasivně uložit výsledek, byl abakus, tedy kuličkové počitadlo. Podle historiků je tu s námi dlouhé tisíce let a bez nadsázky jde o nejúspěšnější koncept historie – jeho vylepšené varianty (u nás je známý především ruský „sčot“, existují ale třeba i čínské či japonské, značně odlišné, verze) se stále ještě používají.

Klepněte pro větší obrázekPokud bychom chtěli najít něco náročnějšího než desítky kuliček na drátě, musíme vzpomenout na antiku. Ta si se stroji a strojky hrála nadšeně, množství filozofů a matematiků zase dodávalo potřebný teoretický základ. Vrcholným kouskem tehdejšího „IT“ je tzv. antikythérský mechanizmus, podle aktuálních poznatků astronomický počítač. Známe i jeho parametry: o výpočty se staralo 37 ozubených diferenciálních koleček, konstrukčním materiálem byl bronz a patrně i dřevo. Zatímco účel a konstrukce přístroje už dnes není ničím neznámým, tajemstvím zůstává, jak se znalosti, nutné k sestrojení tak komplikovaného přístroje, mohly na dlouhá staletí dokonale ztratit.

Programátoři na scénu

Stroje podobné těm antickým v podstatě přicházely na svět až v 17. století, spolu s rozvojem matematiky. Poté, co se mechanické kalkulátory naučily i na tehdejší dobu náročné operace, jako je dělení, se ale opět nic moc nedělo. Další krok učinil až Charles Babbage, který se okolo roku 1820 začal věnovat konstrukci počítacího stroje poháněného párou. První přístroj byl sice výkonný, ale šlo pouze o spojení mnoha mechanických kalkulaček (o velikosti menšího domku). Babbage ale už při jeho konstrukci věděl, že tím možnosti nekončí – z jednotlivých malých operací, které zvládnou kalkulačky, jde spočítat prakticky cokoliv. Jeho další stroj měl místo pevného spojení kroků nabízet revoluční novinku: možnost snadného přenastavení výpočtu, tedy programování.

Jeho analytický stroj začal vznikat v roce 1848 a nakonec měl mít více než padesát tisíc součástí. Data se měla načítat z děrných štítků (které už od roku 1801 používaly šicí stroje), stroj měl mít vlastní paměť, a dokonce i výstup na „tiskárnu“. Nároky na mechaniku ale přesáhly možnosti své doby, a stroj proto nedokončil ani Babbageův syn. Analytický stroj spatřil světlo světa až při rekonstrukci v roce 1991.

Zajímavostí je, že při vývoji stroje spolupracovala i Augusta Ada z Lovelace (dcera Gordona Byrona). Kromě různých „administrativních“ činností uplatnila i své hluboké znalosti matematiky a podílela se na vývoji „programů“ pro plánovaný stroj. Dnes je s trochou nadsázky považována za první programátorku, hold jí složilo i americké ministerstvo obrany, které po ní v 70. letech minulého století pojmenovalo programovací jazyk ADA.

Ve službách války

Bouřlivý vývoj doznala počítačová technika před druhou světovou válkou a v jejím průběhu. Není divu, tehdy se to týkalo mnoha průmyslových odvětví. Dlouho ale nebylo jasné, která z koncepcí „samočinného počítače“ má před sebou budoucnost. Vyvíjely se stroje mechanické, relátkové, elektronkové; počítaly analogově i digitálně. Digitální elektronické stroje přitom rozhodně nebyly v převaze. Elektronky se objevily krátce po začátku století, funkční prototyp diody byl k vidění už v roce 1904. První použitelnou elektronku (obdobu dnešního tranzistoru) ale začala společnost General Electric vyrábět až v roce 1915.

Vojáci potřebovali počítače v podstatě ke dvěma účelům: prvním byly výpočty záměrů kanónů, druhým šifrování a naopak odhalování šifer. Dělostřelci byli jednodušším oříškem, protože potřebné matematické rovnice byly známé, a šlo tak jen o jejich výpočet. V oblasti matematické analýzy se vždy dobře dařilo mechanickým strojům, proto není divu, že na ně konstruktéři silně spoléhali. I špičkové zaměřovací stroje bombardérů druhé světové války byly založeny na kolech, pákách a převodech.

Z hlediska vývoje počítačů však byli mnohem zajímavější utajení špióni. Ti totiž pilně pracovali nejen na strojích, ale především na potřebných matematických nástrojích, jež by jim dovolovaly navrhovat lepší a bezpečnější šifry. V roce 1926 začali Němci používat mechanický šifrovací stroj Enigma, který stál na počátku největšího souboje matematických mozků. Bojovat se začalo v Polsku, jež shodou okolností získalo na krátkou dobu jeden z šifrovacích přístrojů. Kryptologové tak měli k dispozici princip šifry a jejich cílem bylo sestrojit stroj, jaký by odhalil šifrovací klíč (ten se měnil každý den) u jakékoliv zprávy. Polští vědci tento úkol zvládli a jejich (opět mechanický) stroj s názvem Bomba dokázal kód prolomit do dvou hodin.

V roce 1938 Němci použili silnější verzi Enigmy a lámat se začalo znovu. Tentokrát už ale ne v Polsku – těsně před jeho obsazením se podařilo plány Bomby dostat do Británie, kde vznikl obrovský tým vědců, kde se vyskytovali i takoví velikáni informatiky, jako byl Alan Turing. V roce 1944 například vznikl v jeho oddělení dešifrovací stroj Colossus – byl elektronický, binární a plně programovatelný.

Prvenství v binárním světě ale patří Německu, nicméně zcela překvapivě nejde o válečný stroj. Stroj s označením V1 (později Z1) sestrojil ve svém bytě 1937 Conrad Zuse. Mechanický stroj s pracovní frekvencí 1 Hz využíval binární logiku, adresovatelnou paměť, binární i decimální vstupy i výstupy a počítat zvládal i s plovoucí desetinnou čárkou! Zuse postupně vyrobil i stroje Z2, Z3 a Z4, přičemž už Z3 měl výpočetní schopnosti ekvivalentní Turingovu stroji (teoretickému základu informatiky). Zajímavé bylo i to, že téměř dokonale odpovídal von Neumannovu schématu, které se ale objevilo až v roce 1945.

Pusťte na to polovodič

Za prapředka dnešních počítačů je nicméně považován až monstrózní ENIAC z roku 1946 (vyvíjený původně jako dělostřelecký zaměřovací počítač). Ten spojoval to nejlepší ze svých předchůdců: plnou programovatelnost, koncept vycházející z von Neumannovy architektury, sílu ekvivalentní Turingovu stroji, digitální (tedy binární) výpočty… Byl tvořen přibližně 25 tisíci elektronek různých typů, 1 500 relátky a desítkami tisíc dalších součástek a pracoval na tehdy vysoké rychlosti 100 KHz. S hmotností 27 tun byl od dnešních notebooků hodně daleko – ostatně spotřeba 150 kW mluví za vše.

Směr poválečného vývoje udávaly samozřejmě především ekonomicky nejméně postižené firmy a vojenské laboratoře v USA. V roce 1947 byl v Bellových laboratořích předveden první funkční prototyp tranzistoru (o devět let později za něj Shockley, Bardeen a Brattain získali Nobelovu cenu).Ačkoliv to nebylo na první pohled patrné, byla tím zahájena éra miniaturizace a digitalizace světa. Ještě několik let sice bojovaly o své místo na slunci všemožné konstrukce počítačů, bylo ale stále jasnější, že binární polovodičové stroje mají největší budoucnost.

Klepněte pro větší obrázek  Klepněte pro větší obrázek
ENIAC a UNIVAC, první komerčně vyráběný počítač
Zajímavostí je, že jeho operační paměť tvořil trubice naplněná rtutí a informaci zaznamenávaly vlny na jejím povrchu

V roce 1951 se objevil první sériově produkovaný počítač, UNIVAC, kterého bylo vyrobeno (a prodáno) celých 46 kusů. Stále ale spoléhal na elektronky, a tak nebylo divu, že měl spotřebu 125 kW. Tranzistory se v počítačové technice objevily ještě o něco později. Na univerzitě v Manchesteru byl sestrojen plně tranzistorový počítač v letech 1953-1955. Vrchol pak dosáhly tyto stále ještě neskladné stroje v roce 1964 v minipočítači (v tehdejší terminologii cokoliv menšího než celá místnost) PDP-8, kterého se prodalo okolo 300 tisíc kusů. Mezitím se ale událo ještě několik podstatných událostí. V roce 1958 byl představen integrovaný obvod – místo jednotlivých tranzistorů se tak mohlo začít stavět s předem připravených bloků, které šetřily místo i energii. Ve stejném roce se objevila i první počítačová síť (samozřejmě sloužící vojenských účelům).

Mechaničtí kalkulátoři

Také v historii počítačů se najde místo pro renesančního génia Leonarda da Vinci – i když podle jeho náčrtků z konce 15. století byl kalkulátor z ozubených kol sestrojen až v roce 1968. Podle očekávání fungoval výborně. První zkonstruovaná kalkulačka je tak přisuzována Wilhelmu Schickardovi v roce 1623. V 17. století se v tomto oboru mihlo i několik jmen, která známe třeba z fyziky nebo matematiky. V roce 1642 předvedl svůj stroj Blaise Pascal, rok 1694 zase patřil Gottfriedu Wilhelmu von Leibnizi – jeho stroj uměl už i násobit, dělit a počítal druhou odmocninu. Za zmínku stojí ještě rok 1820, kdy se začal vyrábět stroj s názvem Aritmometr, jež se ve vylepšených verzích dožil první světové války. Ani tam ale mechanické kalkulačky neopustily své místo, používaly se až do šedesátých let minulého století. Známé jsou například modely Merchant používané při vývoji americké jaderné bomby.

Spojujeme, ale velmi obezřetně

Na další velký krok v počítačové historii se čekalo až do roku 1971, kdy byl představen mikroprocesor, jádro a mozek všech budoucích počítačů. Ještě dlouho se ale mikroprocesory nevyráběly z jediného kusu polovodiče, tak jako je tomu dnes. Místo toho šlo o konstrukci z tzv. procesorových řezů, v podstatě stále jen spojených a společně zapouzdřených integrovaných obvodů. O prvenství se v tomto roce mohly ucházet čtyřbitové modely Intel 4004 a Texas Instruments TMS 1000. Teprve v roce 1997 byl odtajněn i procesor CADC, který byl v té době vyvinut pro americké námořnictvo.

Mezitím ale zcela mimo zájem veřejnosti vznikl přímý předek Internetu. V roce 1969 jsme u nás pochopili, že jaro nebude a v USA byla spuštěna první verze sítě ARPANET, která byla navržena a vyvíjena pro potřeby války. Síť měla fungovat i v případě narušení kteréhokoliv z uzlů či komunikačních kanálů a přesně to se dnešnímu internetu hodí. Ten totiž vznikl v roce 1974 oddělením části sítě, dostupné i pro nevojenskou veřejnost. Neměl to ale jednoduché, Internet (tehdy ještě s velkým I) byl jen jednou z mnoha desítek rozličných sítí po celém světě. Jeho koncept se ale ukázal jako nejvyspělejší a definitivní vítězství mu zajistily protokoly ze sady TCP/IP, které se staly v roce 1983 uznávaným standardem (poté, co je přijal za své původní ARPANET).

Tady nás máte

Vývoj počítačů nabral po nástupu mikroprocesorů raketové tempo. Najednou bylo možné velmi levně sestrojit neuvěřitelně spolehlivé stroje. Doba sálových počítačů a minipočítačů, které vyžadovaly stálou přítomnost obsluhy a jejichž poruchy přicházely v pravidelných intervalech, byla pryč. Do domácností vyspělejší části světa začaly přicházet osmibitové domácí počítače a budoucnost vypadala velmi růžově, ale zároveň také velmi nekompatibilně.

V roce 1981 ale do světa malých počítačů vstoupil kolos v podobě IBM a začal éra PC. IBM mělo s počítači určenými pro firmy bohaté zkušenosti, od šedesátých let bylo ostatně bezkonkurenčně největším výrobcem počítačů vůbec. První IBM PC používalo procesor Intel 8088 (levnější verze 8086), v roce 1983 přibyl do výbavy pevný disk (verze XT) a o rok později se základem stal procesor Intel 286. Z mnoha kuriózních verzí (včetně přenosných s názvem Convertible) stojí za zmínku XT/286 z roku 1986, kde byl jako základ použit starý procesor 8088, jen doplněný pamětmi s nulovou latencí, čímž vznikl pozoruhodně rychlý stroj.

Klepněte pro větší obrázek  Klepněte pro větší obrázek
Apple II z roku 1977 zahájil komerčně úspěšnou éru legendy a byl důvodem pro uvedení IBM PC (model IIc, 1984)
Na druhém obrázku IBM PC (model 5150) z roku 1981 na dobové reklamě

IBM PC ale především začalo úplně novou éru počítačů. Především asijští výrobci se stroje, v němž bylo použito jen málo částí krytých patenty, chopili s obrovským nadšením. Na trhu se vyrojili kompatibilní počítače, rozšiřující karty a programy. Svět náhle nebyl rozdělen na příznivce desítek různých počítačových značek s navzájem zcela nekompatibilním hardwarem a softwarem.

Nesmíme ale zapomenout na druhého velkého hráče, kterým bylo Apple. To už mělo v té době na trhu úspěšné počítače Apple II a III a v roce 1983 se na svět dostal počítač Apple Lisa s grafickým rozhraním. Byl však příliš drahý, a tak se zařadil do fronty komerčních propadáků, které Apple čas od času postihovaly. Situaci v roce 1984 zachraňoval Apple Macintosh, který založil dynastii Maců a ve své době ovládl díky plně grafickému rozhraní svět DTP.

Osmibity dobývají domácnost

Éra osmibitových počítačů vyrobila po celém světě minimálně jednu generaci programátorů (a hráčů). S užitečností dnešních PC se nemohou srovnávat (za což ale může spíše nedostatek programů a tehdy teprve rodící se internet), byly ale neskutečně zábavné a relativně levné. Mnoho z nich se (často i ne zcela legálně) dostalo do tehdejší ČSSR, na popularitu zareagovali i tuzemští výrobci. Připomeňme si pár legend.

Sinclair ZX Spectrum – levný anglický „gumák“ z roku 1982 měl mnoho napodobitelů. Procesor Z80 na 3,5 MHz se stal základem, v nejslabší verzi ho doprovázelo 16 kB paměti, v nejsilnější až 128 kB.

Atari 800XL – z mnoha modelů Atari si připomeňme oblíbenou osmistovku z roku 1979, vylepšenou v roce 1983 na model 800XL. Procesor 6502 s 64 kB paměti sice ve své době nebyl žádným zázrakem, ale přídavné čipy pro grafiku a zvuk dělali z Atari skutečnou multimediální hračku.

Commodore 64 – 64 kB paměti ve stroji, který neměl na počátku 80. let cenovou konkurenci. Prodalo se neuvěřitelných 22 milionů kusů.

Československé stroje – slovenský počítač PMD85 (z Tesly Piešťany/Bratislava) s procesorem 8080A na 2 MHz byl původně určen pro školství. Do domácností se nastěhovaly především jeho menší klony a následníci: Didaktik Alfa a Gama, či Maťo. Českou obdobou PMD85 bylo neforemné IQ 151, postavené na stejném procesoru, přesněji řečeno jeho kopii z produkce Tesly, a brněnský Consul 2717 přezdívaný Zbrojováček. Do škol mířily i slušovické TNS, nebo Ondra.

Osmibitové domácí stroje měly i v době po příchodu IBM PC své následníky. Atari nasadilo do boje svůj 16bitový model Atari ST, Commodore zase uvedl na trh Amigu 500. Boj těchto platforem byl sice sledován fanoušky obou stran, skutečné vítězství ale znamenat nemohl. V té době už trhu vládla platforma IBM a Microsoftu, následovaná s odstupem Applem.

Jdeme na web

Začátek devadesátých let má jednoznačnou hvězdu – tou je Tim Berners-Lee, který pracoval ve švýcarském CERNu na použitelném systému pro sdílení vědeckých data a dokumentů. Vzal za základ to nejlepší s existujících hypertextových systémů, vše ale zjednodušil a zpřehlednil. Navrhl jazyk HTML (a protokol HTTP) a v roce 1990 měl v provozu první webový server a první prohlížeč. O rok později byl webový server přístupný i mimo CERN a začala éra webových stránek. Tim Berners-Lee navíc v roce 1994 založil World Wide Web Consortium, které se stará o vývoj nových standardů.

V roce 1994 vládly světu počítačů procesory 486 a 386, nové Pentium bylo zatím luxusem. V Brně vznikla první redakční sestava nového časopisu Computer, o dva roky později spustili redaktoři Computeru na Invexu webové zpravodajství, které se jim potom nechtělo vypínat – a vzniklo Živě.cz.

Témata článku: Hardware, Časopis Computer, Historie

53 komentářů

Nejnovější komentáře

  • MiK 18. 8. 2011 9:45:10
    Ve strojáku se dobře vyhledávaly a upravovaly místa v driverech v době...
  • bjbj 17. 8. 2011 19:30:09
    Ale ne u osmibitů. CPU Z80 u Spectra měla instrukci LD namísto MOV a...
  • mcbure1 16. 8. 2011 11:07:36
    Než v assembleru napíšeš jen vstup textu s omezením délky, tak se upíšeš....
Určitě si přečtěte

Monitory do 10 tisíc: poradíme, jaké jsou teď nejlepší

Monitory do 10 tisíc: poradíme, jaké jsou teď nejlepší

** Dobrý monitor s kvalitním panelem lze pořídit pod tři tisíce korun ** Pod deset tisíc si můžete koupit pracovní 27" monitor nebo nejlevnější použitelné 4K ** Vybrali jsme také ideální model pro vícemonitorovou konfiguraci

27.  11.  2016 | Stanislav Janů | 13

Sbíječky vyměnili za klávesnice. Nový projekt má za cíl přeučit horníky na programátory

Sbíječky vyměnili za klávesnice. Nový projekt má za cíl přeučit horníky na programátory

** Programátorů je málo a horníků bez práce po uzavření dolu Paskov bude moc ** Problém řeší unikátní projekt ** Pilotní kurz dává naději, že by z horníků mohli být použitelní kodéři

28.  11.  2016 | David Polesný | 76