computer

Między przeszłością a przyszłością
komputerów i informatyki
Maciej M. Sysło
Uniwersytet Wrocławski, UMK w Toruniu
[email protected]
Rozgrzewka, I
Co ci dwaj Panowie, stojący na tle komputera ENIAC,
trzymają w rękach?
Mysz
Jedną liczbę
Jedną cyfrę
Klawiaturę
Cyfra dziesiętna: 0, 1,…
zbudowana z 22 lamp!!!
Maciej M. Sysło
3
Rozgrzewka, II
Co to jest?
Magazyn lodówek
Elektrownia atomowa
Superkomputer
Chip w powiększeniu
Maciej M. Sysło
Superkomputer Earth Simulator
(Japonia 2002 rok)
35 000 000 000 000 op/sek
4
Co to jest computer?
1969:
komputer: 1. osoba, która oblicza; 2. urządzenie
stosowane do obliczeń …
Maciej M. Sysło
Człowiek !!!
5
Pierwsze wystąpienie computer?
1892
Firma Rapid
Computer w
Chicago,
wytwarzała
urządzenie do
liczenia, zwane
comptometer
Maciej M. Sysło
6
6
Komputer dzisiaj
IBM PC
12 sierpnia 1981
Serce każdego
urządzenia
Maciej M. Sysło
Mikroprocesor
serce komputera
Elwro 800 Junior, 1986
Dziecinne, szkolne komputerki 7
Reklama firmy IBM
z 1924 roku
Think
Maciej M. Sysło
?
Myśl
Komputer to maszyna
do myślenia !!!
8
Pierwsze kalkulatory elektroniczne
TI DataMath – 1972
Tylko 4 działania
Kalkulator
mały komputerek
Elwro – Bolek
Maciej M. Sysło
TI 30 – 1977
dla inżynierów
Elwro – Lolek
9
A jak liczono dawno temu?
Człowiek zawsze musiał liczyć !!!
 używał do tego palców, rąk,
całego ciała:
Chińczycy liczyli na
obu rękach aż do
10 000 000 000 !!!
 robił także nacięcia na
drewnie:
Maciej M. Sysło
10
Liczydła
Maciej M. Sysło
Suan-pan, Chiny, X-XI w
Soroban, Japonia, XIX w
Szczoty, Rosja, XVII w
Kipu (Quipu), Ameryka Płd.
11
Liczydła
Japonia – Piórnik
szkolny początek XX w.
Przybory
do pisania
Soroban
Połączenie
liczydła z
kalkulatorem
Maciej M. Sysło
12
Pierwszy kalkulator
Pałeczki Napiera
1617 rok
Wyrób współczesny
Maciej M. Sysło
13
Pierwszy kalkulator
Pałeczki Napiera – jak używać
Mnożenie z pałeczkami:
Tradycyjne mnożenie:
2
25
2
x 25
125
5
+ 50
625
Maciej M. Sysło
0
6
5
1
0
4
1
0
2
0
2
+
5
5
14
Maszyna Schickarda
Pierwszy kalkulator – 1624
Pałeczki zainspirowały W. Schickarda przy budowie pierwszego kalkulatora
Rycina z listu Schickarda do Keplera.
Replika maszyny Schickarda
15
Pierwsze kalkulatory mechaniczne
Kalkulator Schickarda – jak działa
Pałeczki w postaci walców, z
wszystkimi cyframi
Działanie:
•ustaw pałeczki – pierwsza liczba
•ustawa drugą liczbę
•dodaj cyfry z okienek
Maciej M. Sysło
16
Pierwsze kalkulatory mechaniczne …
Blaise Pascal, 1623-1662
filozof, matematyk, fizyk
Gottfried W. Leibniz, 1646-1716
filozof, matematyk, prawnik, mąż
stanu, dyplomata
Pascalina – mechanizm licznika
Żywa ława do obliczeń – bęben schodkowy
17
Kalkulatory mechaniczne – sumatory
Wykonują tylko dodawanie
Maciej M. Sysło
18
Kalkulatory mechaniczne – sumatory
Sumator Hasbro
Mnożenie jako dodawanie:
25
x 25
A B C D E
ABCDE
5 razy dodaj 25 - wynik: 125
2 razy dodaj 25 - wynik: 50
625
Maciej M. Sysło
19
Kalkulatory mechaniczne – sumatory
Odejmowanie jako dodawanie !!!
345
ABCDE
ABCDE
ABCDE
– 137
345
345
345
208
– 137
ABCDE
99999
99862
99000
345
1
1
1
– 137
1 00208
1 00208
1 00208
862 137
1 00000
1 00208
Tylko dodawania
20
Sumatory i maszyny biurowe
Sumatory
Kalkulatory
biurowe
Masowa mechanizacja prac
biurowych – podniesienie
zatrudnienia i statusu kobiet
Maciej M. Sysło
21
21
Kalkulatory mechaniczne – kręciołki
Mnożenie i dzielenie za pomocą wielokrotnego dodawania i odejmowania
Feliks od
Dzierżyńskiego
Maciej M. Sysło
Pin wheels – koła z ruchomymi zębami
22
Kalkulator Curta – cud techniki
Curt Herzstark
(1902-1988)
Maciej M. Sysło
Najdoskonalszy kalkulator
mechaniczny:
• projekt powstawał w obozie
w Buchenwaldzie
• perfekcyjne wykonanie
• niemal niezniszczalny
kalkulator
23
Kalkulator Curta – cud techniki
Rozłożony na części:
Maciej M. Sysło
Bęben schodkowy Leibniza –1694
24
Suwaki
Na wyposażeniu
każdego inżyniera
do 1972 roku
Skala 30 cm
Skala 150 cm
Maciej M. Sysło
Skala 12 m
25
Do 1972 roku …
… a później
40 mln
1 mld w 2008
Maciej M. Sysło
Kalkulator wyparł urządzenia,
które przyczyniły się do jego
powstania!!!
26
Co pozostało sprzed 1972 rok
Logarytm
• Ułatwia obliczanie iloczynów i ilorazów:
– Wynalazł John Napier (ten od pałeczek) – 1614
– Suwak logarytmiczny: 1620 – E. Gunter, 1632 – W. Oughtred
•
•
•
•
!!! logarytm i algorytm to anagramy !!!
Złożoność: log n bardzo wolno rośnie w porównaniu z n
Występuje w złożoności metod dziel i zwyciężaj
Euklides wprowadził nieświadomie w algorytmie dla
NWD(m,n)
m, n, r1, r2, r3, r4, …
np. m=34, n= 21, 13, 8, 5, 3, 2, 1
ri = ri-2 mod ri-1
Liczba kroków w
ri = ri-2 / 2
algorytmie Euklidesa
jest ok. log m
• Zastosowania w kryptografii, RSA
Maciej M. Sysło
27
Kompresja
Morse jej ojcem
Kody: ASCII Huffman
0
a: 01100001
b: 01100010 1110
110
d: 01101100
1111
k: 01101011
10
r: 01110010
011101001111011001110100
abrakadabra
88 znaków
Maciej M. Sysło
24 znaki
28
Pierwsze ręczne procesory tekstu
Flying Oliver
Blick
Maciej M. Sysło
Franklin
Dart
Writingball
Duplex
29
Pierwsze ręczne procesory tekstu
1875
Maciej M. Sysło
30
Pierwsze ręczne procesory tekstu
• Klawiatura QWERTY, Sholes, 1874
– rezultat konstrukcji i …
• Klawiatura Dvoraka (1936) – nie
przyjęła się
• Ale …
„Klawiatura Morse”
Maciej M. Sysło
31
Pierwsze ręczne procesory tekstu
Fonty – to pomysł z najstarszych maszyn do pisania
Przełom
XIX/XX
Lata 60-80
Wymienne fonty
Maciej M. Sysło
32
Ch. Babbage (1791-1871)
(niespełniony) ojciec komputerów
I wish to God these calculations had been performed by steam
Maszyna
różnicowa
Scheutzów
Maszyna
różnicowa
Babbage’a
Maciej M. Sysło
Schemat maszyny analitycznej
33
Ada Augusta Lovelace (1815-1852)
• Córka poety, Lorda Byrona
• Początkowo interesowała ją literatura,
ale matka chciała ją odsunąć od zajęć
jej ojca
• Otrzymała wykształcenie
matematyczne:
• 1833: poznała Babbage’a, – pokazał
jej maszynę różnicową
• 1843: opublikowała rozległe
opracowanie na temat maszyny
analityczne, 2/3 to jej własne notatki
• 1852: umiera, pochowana obok ojca
Maciej M. Sysło
34
Notatki (notes) Ady – wyjątki
• … maszyna analityczna tka wzory algebraiczne, tak jak
krosno Jacquarda tka kwiaty i liście … – programowanie
• Zwróciła uwagę na znaczenie, jakie może mieć
wykonywanie różnych instrukcji w zależności od
spełnienia określonych warunków – instrukcja warunkowa
• Pisała o korzyściach płynących ze zdolności maszyny
analitrycznej do wielokrotnego wykonywania tych samych
obliczeń – instrukcja iteracyjna
• Rachunek symboliczny (algebra) – komponowanie muzyki
• Jednak: nie należy w żadnym razie uważać, że AE może
cokolwiek sama z siebie stworzyć
• A.M. Turing, wykład o AI: zastrzeżenia lady Lovelace
Maciej M. Sysło
35
System tabulacyjny Hermana Holleritha
Liczniki zegarowe
Czytnik kart
Pantograf
Sorter
Maciej M. Sysło
36
Herman Hollerith (1860-1929) i IBM
• Absolwent MIT, pracownik Census Office (GUS)
• 1890: Spis w USA – olbrzymi sukces
• Ekspansja geograficzna: Kanada (1892), spis rolny w
USA (1893), Norwegia, Włochy,
• Rosja: 1895 – następny był dopiero w 1926 r.
– 900 000 ankieterów, 2200 stały personel,
spisano 129 211 113 osób, 44 języków
– Ostatnie analizy przeprowadzono 9 lat po spisie
• Założył: Tabulating Machine Co. (1896), Computing
Tabulating and Recording Co. (1911), która 1924
została przemianowana na IBM
Maciej M. Sysło
37
Rozwój komputerów w czasie wojny…
„Bomby”:
1939 – polska
1940 – UK, USA
Colossus – 1943
Maciej M. Sysło
38
Duże maszyny – main frame
Maciej M. Sysło
39
Teoretyczne podstawy
Maciej M. Sysło
40
Rozwój elektroniki
Prawo Moore’a, 1965
0
1
2
4
3
41
41
41
Dzisiaj …
mamy jeszcze superkomputery
Cray-1 (1976)
250 000 000 operacji na sekundę
IBM Blue Gine/L (2005)
80 000 000 000 000 operacji na sek
Maciej M. Sysło
42
Dzisiaj … mamy superkomputer dostępny dla
każdego:
Google – obsługiwane przez najpotężniejszy komputer !!!
Maciej M. Sysło
43
Do 2??? roku … ?
Od kiedy???
Współczesna technologia
Nowa
technologia ???
Jaka nowa technologia
zostanie stworzona na IBM
PC, która wyprze PC?
Skąd bierze się różnica
między przeszłością i
przyszłością?
Dlaczego pamiętamy przeszłość,
a nie pamiętamy przyszłości?
[Stefan W. Hawking, Krótka historia czasu]
Maciej M. Sysło
44