18. fejezet: A számítástechnika kultúrtörténete

18.1.) A számolást segítõ eszközök - Nulladik generációs számítógépek

18.1.a.) A számírás kezdetei

Az õsember - kézenfekvõ módon - az ujjait használta a számoláshoz. Az ujj latin neve digitus, innen származik a számjegy Abakusz

angol neve: digit. A nagyobb számok megjelenítéséhez már köveket rakosgattak edényekbe, vagy csomókat kötöttek bõrcsíkokra. A kapott eredményeket a barlang falába, falapokra vagy csontba faragva rögzítették. A túl sok kõ és csomó kezelése persze nehézkes volt, ezért kitalálták az átváltásos számábrázolást. Eleinte a hatvanas számrendszer alakult ki (Mezopotámia), a tizenkettes (angolszász népek), valamint a tízes (rómaiak). Az alapmûveletek egyik elsõ ismert eszköze a világ szinte minden táján 3-4 ezer éve különbözõ formában feltûnõ abakusz volt. Az eszköz igen nagy népszerûségre tett szert, mivel igen nagy sebességgel lehetett rajta elvégezni a négy alapmûveletet. Alapváltozatában vágatokba helyezett apró kövekbõl állt. A kövecske latin neve calculus. Innen származik a mai kalkulátor szó. Az abakuszt golyós számolótáblává tökéletesítve a XVI. századig, mint fõ számolást segítõ eszközt használták és egyetemeken tanították a vele végzett szorzást és osztást. Az abakuszt némileg módosítva mind a mai napig használják Oroszországban, Kínában és Japánban.
Az európai számolást az arabok által közvetített kultúra befolyásolta. A ma arab számoknak nevezett tízes számrendszerünk valójában indiai eredetû, az arabok csak közvetítették a módszert. A XIII. század legelején Leonardo da Pisa, akit mi csak Fibonacci-ként ismerünk, Liber Abaci címû könyvével hathatósan hozzájárult a hindu-arab számjegyek elterjedéséhez. A római számírás ennek ellenére a XVII. századig tartotta magát, s ennek oka az volt, hogy a klasszikus könyvelésekben a római számokat nehezebben lehetett meghamisítani. Bal felsõ képen: Fibonacci (1170-1240). Eredeti kép helye: http://www.lib.virginia.edu/science/parshall/fibonacc.html; Jobb felsõ képen: Abakusz. Eredeti kép helye: http://www.tcf.ua.edu/az/ITHistoryOutline.htm

A tényleges számolóeszközök megjelenítését a gazdaság és annak fõ húzóerejeként a hajózás kényszeritette ki. A csillagászoknak és a térképészeknek egyre pontosabb térképeket kellett készíteniük a megnövekvõ navigálási igények miatt. A XVII. században a hajózási és a csillagászati térképek készítése, az ehhez szükséges számítások elvégzése hosszadalmas és idegõrlõ munkát jelentett. A szorzást, osztást, hatványozást egyszerûbb mûveletekre visszavezetõ logaritmust Simon Stevin használta kamatoskamat-számításra, és elkészítette az (1+p)ⁿ értékeinek táblázatát különbözõ p-kre és n-ekre. Ezt mintául véve Jost Bürgi svájci-liechtensteini órásmester nyolc év alatt, 1603 és 1611 megalkotta az elsõ logaritmustáblázatot, amelyet Kepler sürgetésére 1620-ban végre nyomtatásban is megjelentettek. Bal oldali képen: Jost Bürgi (1552-1632) Eredeti kép: http://www.micheloud.com/FXM/LOG/) Jobb oldali képen: Simon Stevin. (1548-1620) Eredeti kép: http://www.vma.bme.hu/mathhist/Mathematicians/Stevin.html

Kepler (1571-1630) Eredeti kép: http://www.imss.it/

18.1.b.) Mechanikus számoló masinériák

Az igazi áttörést a fémmegmunkálás finomodása hozta. Lehetõvé vált a fogaskerekeket tartalmazó mechanikus zenélõszerkezetek és órák konstruálása. Ezek a számológépek elõfutárai voltak. A németországi Herrenbergben született Wilhelm Schickard thübingeni egyetem matematika- csillagászat és héber nyelv- professzor volt 1623-ban leírt egy olyan számológépet, amelyben egymáshoz illeszkedõ tíz- és egyfogú fogaskerekek vannak. Ezen, a mai fordulatszámlálókhoz hasonló elvû gépen mind a négy alapmûveletet el lehetett végezni, így a meglehetõsen pontatlan hajózási táblázatokat gyorsabban át lehetett számolni, mint bármikor elõtte. A gépezet magját az aritmetikai egység alkotta, amelynek az összeadás és a kivonás volt a feladata. Hat pár kerékbõl állt, amelyek hat decimális pozíciónak feleltek meg. A készülék mechanikus mechanikus módon, rudak, fogaskerekek és egy automatikus átvitelképzõ mechanizmus kombinációjának a használatával végezte el a számításokat. Schickard 1623-ban Keplernek írt levelében vázlatokat küldött és azt írta: az összeadás és a kivonás mûveletét teljesen, a szorzást és az osztást részben automatizálta. Sajnálatos módon egy tûzvész megsemmisítette a készülõ példányt, késõbb pedig Schickard pestisben meghalt. 1957-ben a Kepler-hagyaték vizsgálatakor találták meg a levelet és benne a készülék rajzait. Az IBM által 1960-ban elkészített modell mûködõképesnek bizonyult. Képen: Schickard. (1592-1635). Eredeti kép: http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/Mathematicians/Schickard.html

Az elsõ "szériában gyártott" számológépet 1642-1644 között a fizikusként és filozófusként is ismert Blaise Pascal (1623-1662) készítette el, összesen hét példányban. Az automatikus átvitelképzéssel mûködõ gépet királyi adószedõ apja számítási munkájának megkönnyítésére tervezte. A gép csak az összeadást és a kivonást ismerte, a szorzást és az osztást nem. Kétségtelen viszont, hogy Pascal kortársai igen nagyra értékelték. Például Diderot részletesen le is írja a híres Enciklopédiájában. A többségében egy szétszedett falióra alkatrészeibõl álló készülékek ma is fellelhetõ példányai még mindig mûködnek! Egy 1652-ben készült példány Párizsban látható, a Conservatoire des Arts et Métiers -ben. Egy másik példány Londonban, a Science Museum-ban tekinthetõ meg. További érdekesség, hogy Blaise Pascalról nevezték el az egyik kedvelt programozási nyelvet, a PASCAL-t. Bal képen: Blaise Pascal. Eredeti kép: http://www.math.ohio-state.edu/foundations/ Alsó képeken: Pascaline.

Pascaline

Pascal aritmométerét 1671-ben a Lipcsében született Gottfried Wilhelm Leibniz fejlesztette tovább. Ez a gép volt az elsõ, amely közvetlenül végezte el az osztást és a szorzást, valamint kiegészítõ mûvelet nélkül a kivonást. Az általa megépített összeadó-szorzó gép a szorzást az összeadásra vezette vissza. Leibnitz vetette fel elsõként a kettes számrendszer alkalmazását is e készülékekben, amelyek már tartalmazták a szinte máig használt mechanikus asztali számológépek alapelemeit. A készülék lelke az a fogazott henger volt, amelyet a balra-jobbra mozgó henger mûködtetett, amely a helyiértékek átváltását is elvégezte. 1673-ban a készüléket legnagyobb érdeklõdéssel fogadta mind az Académie des Sciences (Tudományos Akadémia) Párizsban, mind a londoni Royal Society (Királyi Természettudományi Társaság). Fontos Leibnitz meglátása, amelyet nagyjából 300 éve tett: "Kiváló emberekhez valóban nem méltó, hogy rabszolga módra órákat vesztegessenek el olyan számítások elvégzésével, amelyeket bárkire nyugodtan rá lehetne bízni, ha gépet használna." Képen: Gottfried Wilhelm Leibniz. Eredeti kép: http://www.math.ohio-state.edu/foundations/

A XIX. század elejétõl kezdve a megmunkálás fejlõdésével, az ipari termelés kialakulásával számos tekerõs számológép-típus jelent meg és került sorozatgyártásra. Az állítható fogazású számkerekekkel szerkesztett, Theophil Witgold Odhner által 1887-ben készített géphez hasonlóakat még ma is gyártanak. A mechanikus készülékek építése mellett a francia forradalom alatt a Konvent elrendelte olyan táblázatok készítését, amelyekben a számok logaritmusa 19 jegy pontossággal, a trigonometrikus függvények logaritmusa pedig 14 jegy pontossággal szerepel. A munka nagyságára jellemzõ, hogy a korábbi táblázatok nyolcjegyûek és igen pontatlanok voltak, valamint nagyon hosszú idõ alatt készültek el. A munkálatokat Gaspard Claire Francois Marie Riché De Prony vezette, aki az igen rövid határidejû feladatot a következõ tervezéssel oldotta meg: megbízott öt igen képzett matematikust, hogy lehetõ legjobban bontsák fel a szükséges számításokat a négy alapmûveletre. A bonyolultabb mûveletek elvégzését rábízta nyolc gyakorlott számolóra, valamint alkalmazott 80 további számoló szolgát, akikkel az összeadásokat és a kivonásokat végeztette el. Ezzel a nagyszerû tervezéssel gyakorlatilag felfedezte a rendszerelemzést, a feldolgozás lépéseinek megtervezését és az aritmetikai munkát. Az általa megalkotott "gépet" homoputernek is nevezhetnénk.

18.1.c.) Charles Babbage

A korszerû számítógépgyártást kétségkívül egy igen ellentmondásos személyiségû angol tudós, Charles Babbage (1791-1871) alapozta meg. 1822-ben Babbage levelet ír Sir Humphry Davy-nek, a Royal Society akkori elnökének a matematikai és hajózási táblázatok kiszámításának "fárasztó monotonításáról, és ennek elviselhetetlen munkának" automatizálásáról megír egy értekezést "On the Theoretical Principles of the Machinery for Calculating Tables." (Táblázatok kiszámítására alkalmas gépek elméletének alapelveirõl), majd felolvasást is tart e témáról a Királyi Csillagászati Társaságban. Babbage kollégái erõteljes nyomására a királyi kincstárhoz fordult anyagi támogatásért. A pénzügyminiszter 1823-ban jóvá is hagyta a támogatást, mivel az új szerkezet segítségével fõleg a hajózási táblázatokat lehetne pontosítani. Mostanában az ilyesfajta "szponzorálás" megszokott, de akkoriban ez rendkívüli esemény volt. Sajnos Babbage nem mérte fel a vállalt feladat nagyságát és 1827-ben egészségügyileg összeroppant. Külföldre utazott, ami alatt Cambridge-be kinevezték matematika-professzornak, Sir Isaac Newton egykori tanszékére. Jellemzõ rá, hogy professzorsága 12 éve alatt egyszer sem tartott elõadást... Érdekes, hogy Babbage analítikus gépe hatodfokú polinomok kezelésére készült. (Eme polinomok általános alakja:

) Babbage gépe olyan számításokat tudott végezni, melyben N-t 1-tõl növelve egyesével egy ilyen polinomnak az eredményét adta meg. 32 jegyû számokkal számolva percenként 33 számot tudott megadni, ami éppen csak gyorsabb volt, mint az akkori legjobb számolók. Ezért nem aratott igazi sikert ez a gép.

Forrás: http://www.tcf.ua.edu/az/ITHistoryOutline.htm

Differencial Engine

Eredeti képek: http://www.cs.wits.ac.za/~philip/memories/early.html, illetve http://www.tcf.ua.edu/az/ITHistoryOutline.htm- Elsõ gépterve, a differenciagépként (Differencial Engine) ismertté vált készülék szolgált Georg Scheutz (1785-1873) stockholmi ügyvéd és lapkiadó nyomdász munkájának alapjául. Scheutz 1834-ben olvasott az Edinburgh Review-ban Babbage differenciagépérõl. Úgy gondolta, hogy õ is tudna ilyet építeni. 1837-tõl fiával együtt 15 éven át dolgoztak gépük létrehozásán. A teljesen más mechanizmussal elkészült gép az I. számú Scheutz differenciálmotor néven vált ismertté és az 1855-ös párizsi világkiállításon aranyérmet nyert. A gép két különálló részbõl állt, egy számításra és egy nyomtatásra alkalmas mechanizmusból. Ez volt az elsõ olyan számológép, amely nyomtatásban is kiadta az eredményt. Táblázatok és ezek nyomdai nyomókliséi készítésére használtak.

- A 2. számú differenciálmotort Bryan Donkin építette meg 1858-ban Edward Scheutz rajzai alapján és évekig használták is a Brit Általános Nyilvántartó Hivatalban az angol népességi táblázatokkal kapcsolatos számításokhoz. Babbage viszont soha nem készítette el gépét, mivel még a differenciagép elkészülte elõtt egy teljesen más konstrukción dolgozott.
- Hazatérve gyógykezelésébõl újabb kincstári szubvenciót kért és kapott, amibõl folytatta a gép építését. 1833-ban azonban abbahagyja a munkát. Több évnyi huzavona után 1842-ben közli vele az akkori pénzügyminiszter, hogy a tervet a maga részérõl halottnak tekinti. Babbage nem is folytatta soha a gép építését. Ahogyan abbahagyta, úgy volt kiállítva az 1862. évi Világkiállításon. Még ma is mûködõképes. Az IBM megrendelésére pár évtizede elkészítették mind a differenciagépet, mind az analitikus gépet.
Ez elvileg egy általános célú számítógép volt. A gép életcéljává vált Babbage-nek. Halála után munkáját fia, H. P. Babbage folytatta. Sajnos, ez soha nem készült el. A gép alapötlete merõben különbözött a korai differenciagéptõl. Az ötletet az 1805-ben a francia Joseph Marie Jaquart által bevezetett szövõszék hozta meg. Ezen a szövõszéken a mintát egymás utáni kártyákon lévõ lyukak jelentették, melyek alapján a gép fûzte a cérnákat. Ez a mai értelemben vett lyukkártya egyfajta programnak tekinthetõ, amely gyakorlatilag végtelenszer megismételhetõ volt. Az analitikus gép maga két részbõl állt:

1. A tárolóból, ahol azok a változók helyezkednek el, amelyekkel a mûvelet végbemegy, valamint más mûveletek végeredményei is.
2. A malomból, amelybe mindig azokat a mennyiségeket visszük be, amelyekkel éppen valamilyen mûveletet végzünk.
Ennek folytán két kártyacsomag van. Az egyiken a változókat és a számoláshoz szükséges konstansokat visszük be, míg a másikon magát a számolási mûveletet. Éppen ezért az analitikus gép rendkívül általános jellegû. Gyakorlatilag bármilyen számolás elvégezhetõ vele, ha pontosan le tudjuk írni a hozzá szükséges matematikai algoritmust.
Ada Byron

Az új gépben, az Analytical Engine-ben (jobbra, külön képen) ezer tengelyen 50 helyi értékû számoknak megfelelõ számkereket

szándékozott elhelyezni. A készülék - bonyolultsága miatt - nem valósulhatott meg saját korában, a fia készítette el késõbb a malomrészt, amely a számítások elvégzésére szolgált. A másik fõ részt, a tárolót, ahová az adatokat kellett volna bevinni, ez ideig senki sem alkotta meg. Babbage ismerte fel elõször, hogy a számolásokban a részeredmények tárolására is szükség van. A gép a mozgó kartonszalagon tárolt utasítássort tapogatókarok segítségével olvasta le és így hozta mûködésbe a malmot és a tárolót. A soha el nem készült gépre Ada Byron, (1815-1852; külön képen) Lord Byron költõ leánya, a késõbbi Lady Lovelace írt programokat. Így õt tekinthetjük az elsõ programozónak. Róla nevezték el az Ada programnyelvet. Ada Byron, Babbage barátjaként, annak elmondásából és egy itáliai elõadókörút jegyzeteibõl készítette el programterveit és programjait. Zsenialitását mutatja, hogy ezek szinte kivétel nélkül helyesek voltak.
- A XVIII. század közepéig nem létezett olyan egyszerû, gyors és legfõképpen biztos módszer a tengerészek számára, amellyel megállapíthatják tengeri tartózkodási helyük melyik szélességi fok alá esik. Az egyetlen lehetséges és biztos módszer, amely éjjel-nappal jó lenne, a Hold helyzetén alapszik. De az a baj, hogy a Hold helyzetét feltüntetõ akkori táblázatok számítása rettentõ bonyolult volt, hiszen égi kísérõnk mozgását nem csak a Föld, hanem a Nap is befolyásolja. A dolog problematikája miatt rengeteget kellett számolni, tegyük hozzá, hogy kézzel. Ebbõl következõleg természetesen pontatlanul. Ezt a háromtest-problémát Sir Isaac Newton próbálta meg elõször igazán megoldani, de a nehézségét jelzi, hogy sem neki, sem azóta senkinek nem sikerült ez. A Hold pontos táblázataira pedig mindig szükség volt. A nagy hajósnemzetek (Nagy-Britannia, Hollandia, Franciaország, ...) kereskedõinek nagy bevétele múlt a precíz navigáción. A legtöbb kormány jelentõs díjat ki is tûzött a táblázatok pontosítására. 1746-ban Euler publikált néhány, nem kielégítõ pontosságú táblázatot. 1747-ben ugyanazon a napon nyújtott be Clairaut és d'Alambert, mindkettõ a Hold elméletét tárgyalta. A két dolgozat zavaros pontjait 1749-ben tisztázta Clairaut. Õ nyerte el a szentpétervári Akadémia nagydíját 1752-ben. 1754-ben mindketten publikálták a Hold elméletének (javított) második kiadását.
Közben Euler is kiadta a maga "Lunar Theory" címû Hold-elméletét, amit a göttingeni Johann Tobias Mayer hasonlított össze a megfigyelésekkel és így már félfoknyi pontossággal lehetett megállapítani a földrajzi szélességet (1755-ben). 1756-ban Nevil Maskelyne, az ötödik Királyi Csillagász nekiállt, hogy elkészítse a brit tengerészeti és csillagászati évkönyvet a grennwichi Királyi Csillagvizsgáló Intézeten áthaladó délkörre számítva. (British Nautical Almanac and Astonomical Epfemeris for the Meridian of the Royal Observatory at Greenwich) Mayer táblázatain alapulva Maskelyne emberei használható csillagászati évkönyvet állítottak össze , amely a Hold pozícióit tünteti fel, minden délben és éjfélkor. Az évkönyv elsõ kiadása 1767-ben volt, de már 1811-ben, Mayerlyne halálakor a könyv tele volt hibákkal. A helyzet annyira súlyos volt, hogy 1830-ban a Brit Tengernagyi Hivatal fölkéri a Királyi Csillagászati Társaságot, hogy teremtsen rendet az összegabalyodott táblázatokban. Ez meg is történik, hiszen az 1834-ben kiadott és jelentõsen javított Nautical Almanach (Tengerészeti Almanach) egy elég precíz csillagászati évkönyv. Az elõzõ fejezetben említett Babbage munkássága is erre az idõszakra esett. Ha valaha elkészül a gépe, akkor jelentõs segítségére lehetett volna a kor matematikusainak.
- A késõbbiekben meghatározó szerepet töltött be George Boole munkája, amely 1847-ben jelent meg "A logika matematikai analízise" címmel. A kortársak tökéletesen értetlenül fogadták a mûvet, csak századunk közepe óta alkalmazzák a benne leírt elméleti alapot, tehát a Boole-algebrát a számítógépek logikai tervezéséhez és programozásához.

18.1.d.) Herman Hollerith, az IBM atyja

- Az amerikai számítógépipart szintén egy lyukkártyás berendezés alapozta meg. A lyukkártya alkalmazásának másik úttörõje Herman Hollerith volt. Census Machine

Az Egyesült Államok Belügyminisztériumának Népszámlálási Hivatala (Census Office of the United States Departement of Interior) már 1880-ban felvetette a kérdést, hogy a mindenfelõl bejövõ adatok feldolgozásának legalább egy részét jó lenne gépesíteni. A módszer, amelyet John Shaw Billings (1839-1913) és Herman Hollerith (1860-1929) alkalmazott, a lyukkártyán alapult.

- Egy kis elõzmény: Hollerith 1879 októbertõl 1883 augusztusig tartozott a Népszámlálási Hivatal állományába, majd egy évre rá állást kapott a Szabadalmi Hivatalban. (Bal oldali képen.) Ezt követõen a népességi statisztikák feldolgozásával foglalkozó gépet kezdett építeni, melyre 1889-ben kapta meg a szabadalmat. Ezt a rendszert használták már 1890-ben is! E munkája mellett kiépített egy kereskedelmi szervezetet is, a Tabulating Machine Company-t. 1911-ben ez a társaság átalakult Computer-Tabulating-Recording Company-vé, amelyhez 1914-ben lépett be Thomas J. Watson. (Jobb oldali képen) Eme picike kis társaságból lett 1924-tõl kezdve az International Business Machine Company, azaz az IBM, a mai számítástechnikai piac (kék) óriása. A másik személy: Billings már az 1870-es népszámlálásban segítséget nyújtott egy élelmezési kérdéssel kapcsolatban. Billings õrnagy szemmel láthatóan nagy adminisztráció tehetséggel és érzékkel rendelkezett. 1876-ban kinevezték a John Hopkins Alapítvány egészségügyi tanácsosává. Itt fontos szerepet játszott kórházak és más egészségügyi intézmények közegészségügyi problémáinak megoldásában. 1891-ben elõadás-sorozatot tartott a Pennsylvaniai Egyetemen higiéniáról és élettartam-táblázatokról, 1893-ban pedig az egyetemi kórház igazgatójává nevezték ki. 1895-ben kilépett a hadseregbõl és az egyetem higiéniai tanszékének professzora lett. 1896-ban az egyetemet elhagyva megalapította a mai New York-i Közkönyvtárat.

- Visszatérve a népszámlásokra: az 1880-as és az 1890-es népszámlások alkalmával Billingset bízták meg az élettartam-táblázatokkal kapcsolatos munkákkal. Hollerith (jobbra, külön képen, 1880-ban) )az olyan fontos jellemzõket, mint hogy egy személy férfi-e vagy nõ, hazai születésû-e vagy külföldi, néger vagy fehér, hány éves,... A rendszert elõször úgy tervezte meg, hogy egyedi kártyák helyett folytonos szalagot használt, amin idõnként lyukak voltak.
Eme szalagot kefékkel olvasta le, ugyanis egy kefe lesüllyedt, ha volt lyuk, nem süllyedt le, ha nem volt. A kefék lesüllyedése zárt egy áramkört, amibe elektromechanikus számlálókat építettek bele. Az 1890-es népszámlálás alkalmával már egyedi kártyákat alkalmaztak. Az utóbbi felmérhetetlen fontosságúnak bizonyult, hiszen így a kártyákat különbözõ helyeken különbözõ emberek készíthették el. Ráadásul fel lehetett tenni olyan kérdéseket is a gépnek, hogy egy adott populációból (államból vagy városból) hányan rendelkeznek több, jelzett tulajdonsággal. (Például hány néger nõ van Washington államban, akiknek 2 gyereke van és 30 évesnél fiatalabbak). Az 1890-es népszámlálás adatainak Hollerith rendszerével való rendszerével feldolgozása olyan sikeres volt, hogy már egy hónappal azután, hogy a népszámlálás adatai Washingtonba beérkeztek Robert P. Porter, a népszámlálás fõfelügyelõje bejelenthette az eredményt:

- "A tizenegyedik népszámlálás 63 000 000 személy és 150 000 kisebb polgári körzet adatait dolgozta fel. Minden egyes részlet kezeléséhez egymilliárd lyukat kellett kártyára vinni. Mivel Mr. Hollerith elektromos osztályozó rendszere segítségével könnyû volt a számolás, bizonyos kérdéseket most tehettünk föl elõször. Ilyenek például:
- A született gyerekek száma.
- Az élõ gyerekek száma.
- Az angolul beszélõ családok száma.
Az elektromos rendszerezõ gép lehetõvé tette, hogy a jegyzékekbõl minden információt összegyûjtsünk, akármilyen módon szerepelnek is bennük. "
- Hollerith a szóban forgó kártyákat 6 5/8-szor 3 1/4 hüvelykesre tervezte (körülbelül 17x8 cm) és 288 helyen lehetett õket kilyukasztani. Azért kellett ezt a méretet választania, mert a Szövetségi Nyomdában ekkor ilyen méretûnek gyártották az akkori egy dolláros pénzjegyeket. Érdekes, hogy a lyukkártyák azóta is ekkorák !
A sikeren felbuzdulva Hollerith megalapította a már említett Tabulating Machine Company-t, ahol a további gépeket és kártyákat gyártották. Az amerikai kísérlet sikere tûzbe hozta a kanadai és nyugat-európai népszámlálások irányítóit és az üzlet felvirágzott. A gépet a következõ, 1900. évi népszámláláson is több módosítást bevetve alkalmazták. Ekkorra a Népszámlálási Hivatal a gépeket bérleti díj fejében alkalmazhatta.

18.1.e.) Elektromos számológépek, Turing-gép

Az USA-ban az 1930-as években többekben is felvetõdött az elektromos számolást segítõ gépek alkalmazásának lehetõsége. Hollerith lyukkártyás gépeit csak 1928-ban kezdték el csillagászati táblázatok készítésére alkalmazni széles körben. Az új-zélandi Leslie John Comrie (1893-1950) készített pár táblázatot a Hold pozíciójáról. (L. J. Comrie: On the Contruction of Tables by Interpolation - Táblázatok kiszámítása interpolációval). Ez a (szinte) jelentéktelen kis könyvecske egy döntõ lépésnek bizonyult, hiszen az eredetileg statisztikai és biztosítási célokra használt gépet most elõször vették igénybe tudományos célokra. A Hold mozgásának leírására azonban nagyon bonyolult számítások kellettek, de ezt csak hosszadalmas és meglehetõsen unalmas munkával lehetett elvégezni. Sokkal célszerûbb lett volna ezt a munkát gépesíteni egy jó, gyors, megbízható módszer segítségével. A megfelelõ gép azonban hiányzott.
- Wallace J. Eckert (1902-1971) munkássága is fontos. 1931-ben szerezte meg doktori címét a Yale Egyetemen. Azonban már 1926-ban elment a Columbia Egyetemre, ahol a csillagászat tanársegédje lett. Miután elnyerte a doktori címét, docens lett és hozzálátott, hogy felszereljen egy számítástechnikai laboratóriumot. Ennek a Számítási Irodának (Computing Bureau) a fejlõdéstörténete nem érdektelen, hiszen ez volt az elsõ lépés abban a folyamatban, amelynek során az IBM a hagyományosnak mondható lyukkártyás gépekrõl áttért az elektronikus gépekre. 1929-ben Benjamin D. Wood, a Columbia Egyetem kutatási hivatalának vezetõje rávette az IBM akkori vezérigazgatóját, Thomas J. Watsont, hogy alapítsa meg a Columbia Egyetem Statisztikai Hivatalát (Columbia University Computing Bureau).
Ez a hivatal mûködtette az imént említett számítástechnikai laboratóriumot is. Alig egy évvel alapítása után, 1930-ra olyan sikeresen mûködött a laboratórium, hogy Watsont megbízták egy különleges táblázatszerkesztõ gép megszerkesztésével. 1931-ben helyezték üzembe a "differencia-tabulátorként" emlegetett szerkezetet, amely gyakorlatilag Babbage gépének egy modernizált változata volt. A Hivatal olyan sikeres volt, hogy ügyfelei közé tartozott a Columbia Egyetem, a Carnegie Alapítvány, a Yale, a Pittsburghi, a Chicagói, az Ohiói, a Harvard, a California és a Princeton Egyetem. Gyakorlatilag minden lényeges észak-amerikai felsõoktatási intézmény. 1933-ban hozták létre a Csillagászati Számítási Irodát (Astronomical Computing Bureau), amely a nyereségorientált Statisztikai Hivatallal szemben tudományos célú volt. Csillagászok használták fõleg gigantomán számításaik elvégzésére. Ezek a fejlesztési igények fokozatos kihívást jelentettek az IBM mérnökeinek, akik kénytelenek voltak újabb és újabb fejlesztésekkel elõrukkolni.

Konrad Zuse, 1945.

Forrás:

Computer History

http://www.computerhistory.org/

- Az elsõ jelentõs sikerû, jelfogókkal mûködõ, mechanikus rendszerû számológépet Konrad Zuse berlini mérnök alkotta meg. A csupán mechanikus Z1, majd a már jelfogókkal is ellátott Z2 után megépítette a Z3-at, a világ elsõ jól mûködõ, programvezérlésû, kettes számrendszerben dolgozó, elektromechanikus számológépét. Zuse gépei Babbage készülékeihez hasonlóan mûködtek, de reléi révén sokkal gyorsabban. Zuse nagy tragédiája, hogy a náci Németország nem értékelte a munkáját és csak sokkal késõbb ismerték el zsenialítását. Zuse gépe a ma is használt lebegõpontos számábrázolást alkalmazta és a vezérléshez egy ugyan kezdetleges, de programozási nyelvet használt, a Plankalkült.

- 1937-ben Howard H. Aiken, a Harvard Egyetem továbbképzõs fizikus hallgatója fejti ki, hogy szerinte mi lenne fontos egy elektronikus számítógépben. Négy fõ különbséget jelöl meg a lyukkártyával mûködõ adatfeldolgozó/könyvelõ és a tudományos célú számítógépek között:

1. Egy tudományos célú gép legyen képes mind pozitív, mind negatív számok kezelésére.
2. Mûködése legyen teljesen automatikus, ne igényelje ember(ek) aktív közremûködését.
3. Használjon különféle matematikai függvényeket, amik az eddigieknél lényegesen bonyolultabbak is lehetnek.
4. A matematikai mûveletek sorrendjében végezzen el egy számítást.

Mark I. Szerinte ezt a négy követelményt kell kielégíteni ahhoz, hogy az IBM által gyártott lyukkártyás adatfeldolgozó gépeket lehessen alkalmazni tudományos célokra is. (H. H. Aiken: Proposed Automatic Calculating Machine - Javaslat egy automatikus számítógépre) Javaslata úgy látszik, hogy feltûnt T. H. Brown-nak, a Harward professzorának, mivel Eckerttel és munkatársaival meglátogatta Aikent, és ezzel beindított egy együttmûködést Aiken és az IBM között, amely 1939-ben kezdõdött és 1944-re fejezõdött be. 1944. augusztus 7-én Thomas J. Watson, az IBM nevében a Harward Egyetemnek ajándékozta az IBM Automatic Sequence Contolled Calculatort. (IBM Automatikus Sorosan Vezérelt Számológépét) L. J. Comrie írja egy, a Nature-ben megjelent cikkében: "Ez a gép Babbage elméletének megvalósítása, bár fizikai formáját a XX. század mérnöki és tömegtermelési módszereinek köszönhetõen nyerte el."
- Ezen elektromechanikus gép a számok tárolására 72 db számlálót tartalmazott, ezek mindegyike 23 számjegyet és egy elõjelet tudott tárolni. 60 további regiszter is volt benne az állandók tárolására, ezeket kézi vezérlésû kapcsolókkal lehetett beállítani. A gép kb. 6 másodperc alatt hajtott végre egy szorzást és kb. 12 alatt egy osztást. További három egység tartozott hozzá, ezekkel a logaritmus-, az exponenciális és a szinusz/koszinusz-függvény értékeit lehetett számítani. A gépet egy papírszalag segítségével lehetett vezérelni, amelyre sorosan vitték fel a gépnek szóló utasításokat vagy parancsokat. Minden utasítás 3 részbõl állt: az elsõ azt mutatta, hol található az adat, a második azt, hogy hol kell tárolni a végeredményt, a harmadik azt, hogy milyen mûveletet kell végezni. A gép "beceneve" MARK I. volt. (Külön képen) A gép méretei: 8 láb magas, 51 láb hosszú, 2 láb vastag, 51 tonna súlyú és kb. 750ezer alkatrészt tartalmaz. (Felsõ kép és adatok: http://www.tcf.ua.edu/az/ITHistoryOutline.htm)
Idõvel az Egyesült Államok Haditengerészete és Légiereje vette át kezelését, mivel lõelemszámításokat végeztek segítségével.
Hamarosan megépült a MARK II, III., és IV., amik a sorozat elsõ tagjának fejlesztései voltak. De mégsem ez vezetett a sikeres megvalósuláshoz! A valódi sikert az IBM azon felismerése hozta meg, hogy a tudományos társadalomnak nem bonyolult számításokat gyorsan végzõ gépek, hanem elektronikus úton, digitális számjegyekkel dolgozó valódi "gondolkodó" számítógépek kellenek. Az elektromechanikus gépek zsákutcáját mi sem jellemzi jobban, mint az, hogy az ENIAC néven megépült elsõ valódi gép ugyanabban az évben készült el, mint a MARK II. (1946) és az ENIAC mûködési sebessége 500-szorosa volt a vetélytársának.
- Gyakorlatilag ugyanezen kívánalmakat fogalmazta meg Kalmár László és Alan Mathison Turing is. Ez utóbbi amerikai matematikus az 1930-as években elsõként adta meg a program és a programozható számítógép modelljét. Ez a modell lett a róla elnevezett Turing-gép. 1937-ben bebizonyította, hogy létezik olyan programozási feladat, amely nem oldható meg: megmutatta, hogy kizárólag a rekurzív függvények programozhatók, de azok mindig. Képen: Alan Turing. Eredeti kép: http://www.math.ohio-state.edu/foundations/

18.2.) Elektronikus számítógépek

18.2.a.) Az elsõ számítógép, az ENIAC

- Már az elsõ világháborúban fontos volt a tüzérség ellátása egészen pontos lõelem-számítási táblázatokkal, hiszen az ellenséget minél hatékonyabban kellett zárótûz alá, de minél pontosabban. Nem volt elegendõ a lövés szögét és sebességét kiszámítani, de bele kellett kalkulálni a lövedék anyagát, légellenállását, a levegõ sûrûségét, hõmérsékletét, ...
Ezen igény kielégítésére alapították meg a Ballisztikai Kutató Laboratóriumot. (Ballistic Research Laboratory) 1944-ben a Laboratóriumban volt néhány a szabványos IBM lyukkártyás gépekbõl és az IBM készített egy speciális szorzógépet is külön a Laboratóriumnak. (Az üzembe helyezés olyan sikeres volt, hogy utána tucatnyi kormányszerv és vállalat is felszerelt hasonló gépeket, közöttük a Los Alamos-i Tudományos Laboratórium, ahol az atombombán dolgoztak.)
- A Ballisztikai Laboratórium teljes állománya 200 fõ körül mozgott, melynek jelentõs része az analitikai gépbe táplálta be az adatokat, illetve az abból kijövõ lyukkártyákat dolgozta fel. Sajnos Európában az 1930-as évek puskaporos levegõjének hatása oly' annyira fokozódott, hogy eleve inkább nõi kiszolgáló személyzetet képeztek ki. A háború kitörésekor pedig egyértelmû lett a cél: ballisztikai lõelemszámításokból minél többet és minél pontosabbat kell produkálni a lehetõ legrövidebb idõ alatt. Nyilvánvalóvá lett, hogy a mechanikus, illetve az elektromechanikus gépek nem tudják produkálni a kívánt sebességet. Érdekes adat, hogy egy tipikus röppálya kiszámításához körülbelül 750 szorzásra van szükség, valamennyit 4-6 tizedes jegy pontossággal (legalább). Hasonlítsuk össze a kor lehetõségeit:

Elnevezés:	Rövid leírás:	Szükséges idõ:	Pontosság:
Gyors ember	kézzel	30-40 óra	4-6 jegy + hibák!
Asztali számológép	mechanikus	3-4 óra	4-6 jegy
Harward-IBM	elektromos és mechanikus	1 óra	5-7 jegy
Bell Telephones Co.	Elektromechanikus	20-30 perc	5-7jegy
MARK II.	elektromechanikus	10-15 perc	5-7 jegy
ENIAC	elektronikus digitális	kb. fél perc	8-10 jegy
		BALRA: Munka közben az ENIAC-kal Eredeti verzió: http://arts.music.arizona.edu/ Érdekesség, hogy 1945. szeptember 9-én leállt a Harvard egyetem Mark II-es gépe. Grace Hopper a gépben kutakodva 15:45-kor talált egy éjjeli lepkét (bug) és innen kezdve az ismeretlen számítógéphiba neve bogár lett (computer bug). A hölgy különben a Harvard egyetem kutatója volt, többekkel együtt õ is segített a Mark I és II programozásában, majd késõbb a Haditengerészet admirálisa lett. Kép eredetije: http://www.computerhistory.org/
Az ENIAC "hátsó" része Eredeti adatok és képek: http://arts.music.arizona.edu/ illetve: http://www.tcf.ua.edu/az/ITHistoryOutline.htm

- Így ugye érthetõ, hogy az új ötlet, az ENIAC, milyen óriási elõrelépést jelentett! A legjelentõsebb problémát a gépbe beépítendõ elektronika jelentette. Az akkori kor legmodernebb (éppen ezért cseppet sem olcsó) eszközébõl, az elektroncsõbõl mintegy 18000-et kellett beleépíteni. Ezek részint jelfogóként, részint tárolóként szolgáltak. A munka 1943. május 31-én kezdõdött. A gépezet, amely egyenlõre csak tervasztalon létezett, az Electronic Numerical Integrator And Computer nevet kapta (Elektronikus numerikus integrátor és számítógép).
A fejlesztési és megépítési költségeket 150 000 USA-dollárra becsülték. A dolog problematikáját az elektronikus gépek megbízhatósága okozta, valamint a gyakran "elfáradó" elektroncsövek Jellemzõ, hogy 17000 elektroncsõvel és másodpercenként 100000 mûvelettel számolva minden egyes másodpercben 1,7 milliárd hibalehetõség kiküszöbölését kellett megoldani, mivel elegendõ volt, ha csak egyetlen egy elektroncsõ hibásodott meg.
Fõbb megalkotói (balról jobbra): J. Presper Eckert, Jr.; John Grist Brainerd; Sam Feltman; Herman H. Goldstine; John W. Mauchly; Harold Pender; G. L. Barnes vezérõrnagy; Paul N. Gillon ezredes. A gépben 16 fajta, 17468 darab elektroncsõ, 70 ezer ellenállás, 7200 kristálydióda, 10 ezer kondenzátor, 4100 relé helyezkedett el egy körülbelül 2,5 méter magas és 40 méter összes hosszúságú szerelvényfalon. A gép teljesítményfelvétele 174 kW volt! Elhelyezéséhez egy 30 méternél hosszabb terem kellett és az ENIAC 30 tonnát nyomott.
- A gép aritmetikai része 20 akkumlátort tartalmazott (az összeadáshoz és a kivonáshoz), továbbá egy szorzó- és egy kombinált osztó- és négyzetgyökvonó egységet. A számokat az ENIAC-ba egy konstans beviteli egységgel lehetett bejuttatni, amely egy szabvány IBM kártyaolvasóval mûködött. Az olvasó szabvány lyukkártyákat tapogat le, amelyek 80x16 jelet tartalmaznak. Az eredményeket ugyanilyen lyukkártyára nyomtatta ki az ENIAC. Ezekrõl egy szabványos IBM tabulátor (nyomtató) segítségével lehetett táblázatokat készíteni. Három függvénytábla-egység tárolja a táblázatok adatait. Mindegyik egy-egy hordozható kapcsolókkal ellátott függvénymátrixszal van kapcsolatban, ezeken egy független változó 104 értékének mindegyikét 12 számjeggyel és 2 elõjellel lehet beállítani. A számolás közbe kapott számokat akkumlátorokban lehet tárolni, illetve ki is lehet nyomtatni. Az akkumlátorok egyszerû gyûrûsszámlálókból voltak felépítve, amik 10-féle eredményt tudtak tárolni. A kapott impulzus egy állapottal tovább billentette õket, ha pedig a 10. állapotból is tovább kellett billenniük, akkor egy jelet adtak le, majd az elsõ állapotba mentek vissza. A gyûrûs számlálók egy számjegyet tudtak tárolni. Minden egyes akkumlátor ilyen és ehhez hasonló számlálókból állt össze. Egy-egy összeadás és kivonás 1/5000 másodpercet vett igénybe. A szorzóegység egy szorzást 14 összeadásnyi idõ alatt, azaz kb. 3 millimásodperc alatt végzett el. Az osztás a 10-es rendszerben némiképp bonyolultabb, így kb. 143 összeadásnyi idõ kellett hozzá, azaz kb. 30 millimásodperc. A négyzetgyökvonáshoz kb. ugyanennyi.
- Az iszonyú mennyiségû és akkoriban még igen megbízhatatlan elektroncsövek állandóan elromlottak. Viszont ebben a kuszaságban lehetetlen volt az egy-két hibás elektroncsövet megtalálni. Így az üzemeltetõk azt az elsõ látásra furcsa eljárást alkalmazták, hogy egyszerre cserélték ki az összes elektroncsövek, amikor azok várható élettartamuk felénél jártak. Az ENIAC átlagosan 2-5 órát mûködött, majd jött 1-2 napos hibakeresés és programozás. A gép maga 1955-ig mûködött, majd múzeumba került. Az ENIAC nagy tragédiája volt, hogy már elkészültekor is elavult.

18.2.b.) Neumann János, a modern számítástechnika atyja

Neumann János 1945-ben kapcsolódott be az ENIAC építésébe. Akkoriban õ volt a világ egyik legnagyobb matematikusa és az egyik legzseniálisabb tudósa. Segítségét Szilárd Leó, az atombomba és Albert Einstein, a relativítás atyja is igen sokra értékelte. Neumann munkásságának eredményeképpen a "First Draft..." nevû belsõ jelentésben elsõként foglalta össze a modern számítógép technikai és elvi követelményeit, valamint a tárolt program elvét a soros mûködésû, memória-szervezésû architektúra mellett. (Képen: Neumann János. Eredeti kép: http://www.computerhistory.org/)A fõ elvek a következõk voltak:
1. A számítógép legyen teljesen elektronikus. Külön vezérlõ és végrehajtó egysége legyen.
2. Kettes számrendszert használjon.
3. Az adatok és a programok ugyanabban a belsõ tárban, a memóriában legyenek.
4. A számítógép univerzális Turing-gép legyen.
Mind a mai napig valamennyi számítógép Neumann-elvû!
Az ENIAC megépítésétõl, tehát a tisztán elektronikus számítógép megszületésétõl kezdve soroljuk generációkba a számítógépeket. Az elsõ generációs gépek között azonban nem is az ENIAC volt az elsõ, hanem a teljesen titokban, Angliában épített katonai kódfejtõ gép, a Colossus. Miután ez a gép sokáig még katonai célokat szolgált, így létezésére csak 1975-ben derült fény.

18.2.c.) A többi elsõ generációs számítógép (kb. 1951-1956)

Az EDVAC egy kicsi részlete

Ugyancsak híressé vált az ENIAC utódja, a mûködését 1949-ben kezdõ EDVAC.
(Electronic Discrete VAriable Computer) is, amely az elsõ belsõ programvezérlésû, elektronikus, digitális, univerzális számítógép volt. Ez a gép már valamivel megbízhatóbban mûködött, mint az ENIAC, de lényegében ugyanazok voltak a bajai. (alkatrészek, csere, nagy fogyasztás, iszonyú költségek)
A valamivel korábban Angliában elkészített EDSAC is ugyanezeket az elveket alkalmazta.
Forrás: computerhistory.org

Az elsõ sorozatban gyártott számítógép az 1951-ben elkészült Univac (Universal Automatic Computer) volt. Ekkor a világon már hat számítógép üzemelt. Az IBM akkori elnöke, Thomas Watson szerint: "Úgy gondoljuk, hogy a világpiacon talán öt darab számítógépet tudnánk eladni." Ennek ellenére cége is bekapcsolódott a versenybe. A jóslat nem, de a döntés igen sikeresnek bizonyult.
A programozás ekkor vagy huzalos kialakítású volt, vagy a gép saját nyelvén történt tömény matematikával. Ekkor még szavak nem voltak, csak matematikai kódok. Egy angol atomtudós fejlesztette ki azt a programot, amely a gép mûködéséhez közel álló szavakat alkalmazott, a program leírásában pedig már nem számokat, hanem a funkcióra utaló kisebb angol nyelvû betûcsoportokat használtak. Ez az assembly nyelv szolgált késõbb a többi számítógépes nyelv alapjául. Képek forrása: http://www.computerhistory.org/

További elsõ generációs gépek:

Manchester Mark I. - részletek: 19.m fejezet
SEAC - részletek: 19.s fejezet
SWAC - részletek: 19.s fejezet
Pilot ACE - részletek: 19.p fejezet
Lyons Electronic Office - részletek: 19.l fejezet
(IBM) UNIVAC I - részletek: 19.u fejezet

18.2.d.) Második generációs számítógépek (kb. 1956-1964)

Az 1948-ban feltalált tranzisztort csak 1956 körül építették be kapcsolóelemként a rövid élettartamú elektroncsõ helyett és ekkor már széles körben alkalmazták a ferritgyûrûstárat memóriaként. Ettõl kezdve számítjuk a második generáció megjelenését. A háttértár szerepét a legelsõ mágnesszalagtól (IBM 726, 1953) a merev hordozójú mágneslemez vette át. Megjelentek a magasabb szintû programozási nyelvek is, elsõként 1957-ben az IBM által finanszírozott Fortran (FORmula TRANslation), amely jelképes, általánosan használt formalizált nyelv. IBM-HDD, 1956

Az új kapcsolóelemekkel lehetõség nyílt a miniatûrizálásra is. Ezek a gépek már elérték az 50-100 ezer mûvelet/sec sebességet, s a térfogatuk egy köbméter alá csökkent. Ekkor még igen gyakori volt, hogy a gépek számára egy külön klimatizált, pontosan beszabályozott nedvességtartalmú és hõmérsékletû szoba szolgált. 1955-ben az AT&T Bell Laboratóriumában Felker és Harris megépítették az elsõ teljesen tranzisztorokkal müködõ számítógépet, a TRADIC-ot. Részletek: 19.t fejezet. A legismertebb második generációs gépek:

IBM 701 - részletek: 19.i fejezet(bal oldali képen; Forrás: http://www.ibm.com/)
TRADIC - részletek: 19.t fejezet
MIT TX-0 - részletek: 19.m fejezet
IBM 305 tárolóegység - részletek: 19.i fejezet
IBM 1620 - részletek: 19.i fejezet
IBM 1401
CDC 3600 - részletek: 19.c fejezet
IBM 7090 - részletek: 19.i fejezet
IBM 7094 - részletek: 19.i fejezet
Honeywell 800
Jobbra: IBM HDD-gyártás, 1956; Forrás: http://www.ibm.com/

18.2.e.) Harmadik generációs számítógépek (kb. 1964-1975)

1958-ban Jack Kilby a Texas Instruments-nél feltalálta az integrált áramkört (IC), de tényleges felhasználása több évet csúszott. Ezek segítségével az eddigi monstrumok lényegesen kicsinyíthetõkké váltak. Az IC-k kezdetben 16, majd 64 bit tárolására képes memóriaként jelentek meg, s néhány ezer tranzisztornak megfelelõ áramköri elemet alakítottak ki egy-egy lapkán. Az ilyen elemeket tartalmazó gépek már elérték a másodpercenkénti 1 millió mûveletet. Ez a mûveleti sebesség lett az 1 MHz-es alapsebesség. A mai processzorok sebességét is ebben a mértékegységben szokás megadni. Elkészült az IBM 360-as, majd az IBM 370-es sorozata, amelyek sok tekintetben világszabvánnyá lettek. Forrás: computerhistory.org

Eme gépekbõl már nagyobb sorozatokat is kiadtak. Mivel gyakorlatilag az amerikai üzleti világ szinte minden nagyvállalati szereplõje akart magának egy ilyen gépet, ezért az IBM óriási sikere volt ez a két sorozat. Az új géptípus magával hozta a programozási nyelvek új nemzedékének megjelenését is: PL/1, Basic, COBOL, LISP, LOGO nyelvek mellett ekkor alakult ki a Pascal nyelv is, valamint a UNIX operációs rendszer. Az operációs rendszerek területén a Unix megjelenése hozott áttörést. Technikai érdekességként 1966-ban megjelent az elsõ (telefon-)modem. (jobb oldali képen) A számítógépekhez különféle perifériák csatlakoztak, például: mágnesszalag, mágneslemez, terminál, sornyomtató, stb. (Képek forrása: http://www.computerhistory.org/)
A legismertebb harmadik generációs gépek:

Az Apolló-7 számítógépe (külön képen - jobbra!)
DEC PDP-1 - részletek: 19.d fejezet
CDC 6600, 7000 - részletek: 19.c fejezet
UNIVAC 1108, 1110
IBM 370
IBM 360(felsõ képen a teljes 360-as rendszer; Forrás: http://www.ibm.com/) Részletek: 19.i fejezet

18.2.f.) Negyedik generációs gépek (kb. 1975-)

Eme gépeket már a magas fokú integráltság mellett az egy szilárd testben megvalósult teljes mûködési egység jellemezte. Az Intel (INTegrated ELectronics) által 1971 decemberre kifejlesztett elsõ, Intel 4004 jelzésû mikroprocesszor (jobbra - Forrás: computerhistory.org) ugyan egy nagyobb tárolókapacitású memóriát célzó fejlesztés melléktermékeként jött létre, mégis ez a négybites áramkör indította el a mai, tömegméretekben gyártott számítógépek fejlesztését. Késõbb a nyolcbites Intel 8008, majd az Intel 8080 jelzésû processzorok tömeggyártása tette lehetõvé a számítógépek elterjedését az otthonokban is. Ez a chip a maga 2300 tranzisztorával egyedül kb. akkora teljesítményû számolást tett lehetõvé, mint a maga korában az egész ENIAC óriásgép. 1974 júniusában jelent meg a piacon az elsõ 8 bites processzor, az Intel 8080-as, aminek fejlesztését, 8088-as néven építik majd be az elsõ IBM PC-be. (bal oldali képen: IBM legelsõ, 8 inches floppy-ja, 1971 - fejlesztõcsapat vezetõje: Alan Shugart; Forrás: http://www.ibm.com/)

1972-ben kezdték tervezni és 1976-ban jelent meg a Cray I nevû szupercomputer, mely vektorgrafikus képességeit elõször hasznosította kereskedelmi mennyiségekben. A korát messze megelõzõ gép sebessége a sok arpó összetevõ sebességének finom összehangolásából adódott.
Sebesség: 166 millió lebegõpontos mûvelet másodpercenként.
Méret 58 köbláb. Súly: 5300 font.
Technológia: integrált áramkörök (IC-k).
Órajel: 83 millió beütés másodpercenként.
Változók hossza: 64 bit. Utasításkészlet: 128 db.

1976-ra megjelent a home computer, amely eleinte inkább technikai érdekesség volt. A legelsõ ilyen gépet nagy szériában az Apple dobta piacra. Lassan feltûntek a billentyûzetek és a monitorok is az addig kizárólagosan használt lyukkártyák, lyukszalagok és nyomtatók mellett. Az igazi áttörés egy jó üzleti érzékkel megáldott fiatalembernek, William "Bill" Gates-nek és társának, Paul Allan-nek köszönhetõ, akik Altair gépre elkészítették a Basic nyelv egy változatát. Õk alapították meg a mára a világ legnagyobb szoftvercégévé terebélyesedett Microsoft-ot. Ettõl kezdve nem kellett kapcsolókat állítgatni és lámpákat figyelni, elég volt egyszerû parancsszavakat beírni a gépbe.
Bal oldalon: Bill Gates. Eredeti kép: corbis.com

Levetkõztetett IBM merevlemez.
Forrás: ibm.com/

Ez a gépi fordító ugyan elfoglalta a négy Kilobyte-os memóriájú gép két Kilobyte-ját, ám a fennmaradó területen az akkori idõhöz képest kényelmesen lehetett programozni. 1981. április 24-én lépett színre az IBM az elsõ nem nagyvállalatok számára gyártott gépével (bal oldali képen. Forrás: ibm.com/), az IBM PC-vel egy titkos floridai projectje révén az IBM szokásaival ellentétben úgynevezett nyilvános építkezéssel, azaz a kereskedelemben kapható alkatrészekbõl összerakva. A készülék titkos eleme a mûködtetõ BIOS, amelyre a Microsoft által átalakított CP/M alapú operációs rendszer épült, az MS-DOS. Fõbb jellemzõi: nagyon kicsi memória (kb., akkor 8 KByte), csak szövegek megjelenítésére képes MDA monitor, egy billentyûzet és egy kazettás magnó. (NEM floppy!) Az Apple Computer a fõbb amerikai lapokban egész oldalas hirdetésben üdvözölte a vetélytárs megjelenését. Az IBM PC nem tudott igazán versenyre kelni a sokkal jobb minõségû Apple géppel, de volt egy óriási elõnye: olcsóbb volt! Az amerikai PC-vásárlók ezért inkább az IBM PC-ket részesítették elõnyben. Az IBM PC bemutatóját a szakma ugyan fanyalogva fogadta, de a nagy cégek és a kormányhivatalok bíztak az IBM-ben és már 1984-ben kétmillió PC-t használtak. Természetesen a hasonmásgyártók sem maradtak tétlenek: a Compaq már 1982-ben színen volt és hamarosan több tucatnyi cég követte õket.
Apple Mac' 1984

A hagyományos szöveges operációs rendszeren elõször az Apple lépett túl, mivel a Xerox cég Palo Alto-i irodáiban szigorúan belsõ használatra kifejlesztett grafikus operációs felületet (GUI=Graphic User Interface) újraalkotta a saját gépei számára, a felhasználók kezébe egeret adott és így kiváltotta a feleslegesen hosszú parancsok unalmas begépelését. Az IBM PC-k ezt a módszert csak jelentõs késéssel tudták követni a Microsoft által tervezett Windows operációs rendszerrel. Hogy akkor mégis miért került csõdközelbe a kilencvenes évek közepére az Apple? Egyszerû! Az Apple rendkívül szigorúan õrizte saját gépeinek operációs rendszerét és gyártási technológiáját, míg az IBM szívesen adta el operációs rendszerét, BIOS-át, valamint egyéb fejlesztéseit a PC-t gyártó cégeknek. Ezzel megkímélte magát a termelés minél gyorsabb felfuttatásából adódó óriási pénzügyi kiadásoktól, valamint az általa és másolói segítségével forgalmazott PC-kkel elárasztotta a világot.
IBM logo

A nyolcvanas évek a PC-k árának drasztikus csökkenését, valamint teljesítményének rohamos növelését hozták. A kezdetek igen szerény teljesítményû asztali gépeit fokozatosan egyre jobbakra cserélték le és a mai gépek már valóságos erõmûvek. A hagyományos nagygépek eleinte háttérbe szorultak és a hálózatok széles körûvé válása tette csak újra fontossá õket. Megjelentek a hordozható gépek, majd a minigépek után a mikrogépek. Az Internet rohamos fejlõdése a '90-es évek igazi sikersztorija. A World Wide Web nyújtotta lehetõségek az emberiség számára szélesre tárták a világ megismerésének eddig meglehetõsen zárt kapuit. Az IBM is nyitott és a hagyományos PC-gyártás mellett belefogott más projectekbe, a képen például az 1997-bõl a sakk-világbajnok Kaszparov mérkõzik az IBM Deep Blue gépével.(Forrás: ibm.com)

18.2.g.) Ötödik generáció (kb. 1980-)

A Neumann-típusú számítógép mára elérte teljesítmény csúcsát. Természetesen lehetnek és lesznek is még további fejlesztések, de ezek már nem valószínû, hogy a Neumann-gépeken belül hoznak radikális megújulást. Az áttörést talán az 1993-ban Leon O. Chua és Roska Sándor által bejelentett forradalmian új módszer hozza meg. Az elv lényege az, hogy analóg módon mûködõ, kicsi számítógépek ezreit mûködtetik összekapcsolva, logikai mûveletekkel kombinálva, szemben az eddig elterjedt egy vagy néhány nagyteljesítményû processzoron alapuló rendszerekkel. A kezdetben tárolt programú tömbszámítógép 1996-ban vált programozhatóvá. A CNN (Cellular Neutral Network), azaz a celluláris neutrális hálózat egy chipen belül közel tízezer kis feldolgozóegység együttes munkájával másodpercenként egytrillió mûvelet elvégzését oldja meg.
Ez a sebesség 10⁶ MHz-nek felel meg, ami legalább százszorosa a Neumann-elven mûködõ processzorokénak, ráadásul a gyártási költség nagy szériában azonos nagyságrendû amazokéval. Az elsõ bemutatkozó alkalmazása a bionikus szem, amely képfeldolgozás és alakfelismerés területén máris forradalmi változásokat érlelt. Most a legnagyobb gyártók nem nagyon terveznek ilyen gépeket, vagy nem ismerik be. Tehát ez most még zsákutca!

18.3.) A személyi számítógépek és a processzorok története

18.3.a.) Intel: a feltörekvõ vállalat

- Az

(INTegrated ELectronics) 1981-ben az elsõ IBM PC megjelenésekor az egyike volt a világ 5-6 vezetõ mikroprocesszor-gyártó cégének. Ma a világ legnagyobb félvezetõ-gyártója, a mikroprocesszorok területén pedig kb. 70 % a részesedése. Jellemzõ, hogy az utána jövõ második cégnek, a Motorolának kb. 8-10 % jut.
- A céget 1968. augusztusában alakította meg Andrew Grove (eredeti magyar neve: Gróf András), Gordon Moore és Robert Noyce. Moore és Noyce a Fairchild Semiconductor-ból váltak ki, a vegyész Grove a Berkeley Egyetemrõl csatlakozott hozzájuk. Noyce kifejlesztett egy fotokémiai eljárást, amivel számtalan tranzisztort lehetett egyetlen chip-re építeni. Akkor még kizárólag nagyszámítógépek léteztek és ferritmagos memóriát használtak. Az Intel ezekhez kezdett el félvezetõ memóriákat gyártani, amelyek lényegesen kisebbek és olcsóbbak, megbízhatóbbak voltak és sokkal kevesebb energiát fogyasztottak, mint bármelyik vetélytársuk, bár ez utóbbi szempont akkoriban még lényegtelen volt. Elsõ termékük egy 64 bites, azaz 8 byte-os statikus RAM memória volt 1969 áprilisában, ami a memóriák iránti kereslet miatt biztos alapot jelentett. (Neve: Schottky bipoláris RAM)
- 1971. szeptemberben jelent meg az Intel a világ elsõ mikroprocesszorával, az Intel 4004-essel, ami 4 (azaz négy) bites volt. A csapat vezetõje Marcian E. Hoff volt. A nagyszámítógépre természetesen már addig is készítettek számtalan processzort, de ezek sok különálló áramkörbõl álló, terjedelmes egységek voltak. Az Intel-nek sikerült elõször mindezt belezsúfolnia egyetlen kis lapkába, egyetlen mikrochip-be. Jellemzõ, hogy az Intel 4004-es elsõ felhasználása egy (fõleg) Japánban megvalósított, kijelzõ nélküli, papírszalagra nyomtató asztali kalkulátor volt. (Neve: Busicom) Az újítás felkavarta a piacot, mivel már 1972-ben a Naval Postgraguate School hallgatója, Gary Kildall megírta a PL/1-et, amely az Intel 4004-re írt legelsõ programozási nyelv. Folytatás 1972-ben jött: Intel 8008-as néven jött az elsõ 8-bites processzor.
- Az 1970-es éveket a 8 bites processzorok uralták, az Intel 1974. júniusában jelent meg a 8080-as processzorral és az 1976-ban született 8085-öt kínálta a felhasználóknak. Jellegzetes felhasználása a legelsõ személyi számítógép, az Altair. Érdekes, hogy a nevét a Star Trek televíziós sorozatban szereplõ Enterprise ûrhajó kalandjaiból kapta. Eredeti ára: 395 dollár volt.
- 1978. júniusában jelent meg a cég elsõ 16 bites processzorával, a 8086-ossal. Egy évvel késõbb készült el a 8088-as, ami belül azonos volt a 8086-ossal, de külsõ adatbusza csak 8 bites volt. Ez csökkentette ugyan a teljesítményt, de jóval olcsóbb rendszer építését tette lehetõvé. 1980-ban a 8086/88-as processzorokhoz kifejlesztik a 8087-es co-processort, ami az elsõ matematikai segédprocesszor volt a világon. (FPU = Floating Point Unit = Lebegõpontos egység) Ez a 8086/88-as számítási sebességét nagyságrendekkel megnövelte. A család hamarosan kiegészült a periféria-vezérlõ 8089-es processzorral is, ami nem bizonyult sikeresnek. A Fortune 500 magazin szerint ez a processzor-pár lett a "70-es évek üzleti trófeája".

18.3.b.) Az elsõ IBM PC

- Az IBM 1981. júliusában bejelentette az elsõ IBM PC-t (ez látható a bekezdés mellett balra), amibe az Intel 8088-as processzora került. Mellette egy üres foglalat volt a 8087-es számára. Ezt a felhasználó egyszerûen bedugva növelhette a rendszer teljesítményét. Az IBM akkoriban még nem sejtette, hogy számára és az Intel részére is sorsdöntõ lett ez a választás, bár

az IBM PC sikerét akkoriban még senki sem sejtette. Jellemzõ, hogy az IBM legmerészebb terveiben is legfeljebb évi 10000 PC eladásában bízott és mivel ez részükrõl nem volt valami nagy üzlet, így nem is volt miatta nagy hírverés. Abban a szakemberek többsége egyetért, hogy a 8088-as (jobbra, külön képen) nem volt egyértelmûen a legjobb 16 bites processzor, de mégis megbízható volt és olcsó. Az Intel nemcsak processzorgyártó volt, a memóriákon kívül számtalan más vezérlõ áramkört gyártott, amelyek szintén bekerültek a PC-kbe.
- A cég akkorra már erõs pénzügyi háttérrel és jó fejlesztõgárdával rendelkezett, így tudott alkalmazkodni az igényekhez. A 8088-as 1 MByte memóriát tudott kezelni, ami az akkori 8 bites CPU-k memóriája max. 64 KByte-ot tudott kezelni. PC elõtti gépek: Commodore-64, VIC-20, ZX-80, HT-1080-Z.
- Az IBM hamarosan kiküszöbölte a PC hibáit, például a szalagos lemezegységet lecserélte floppy-ra. A kezdetleges, csak szöveget megjeleníteni képes MDA helyett már grafikára is alkalmas CGA vagy Hercules monitort kínáltak és alaposan felturbósították az egész PC-t. Természetesen az új rendszerhez ki kellett találni egy új nevet is. Ez lett az IBM PC/XT (eXtended Technology). Ez a rendszer aztán messze felülmúlta a PC óriási sikerét és hihetetlen anyagi hasznot hozott a gyártó IBM és a processzort szállító Intel számára. A gépek elõnye mellett természetesen hamarosan láthatóvá váltak a hátrányai is: egy ember csak egyetlen programmal tudott fogalakozni egyszerre. Ráadásul az amerikai piacon 1983-ban megjelent az Apple Lisa nevû gépe, amelyik az elsõ grafikus felhasználói felülettel rendelkezett. Eme géphez természetesen kellett a Douglas Engelbart által 1969-ben bemutatott mouse. (egér) Az IBM-nek feltétlenül lépnie kellett!

18.3.c.) PC/AT - Minden mai számítógép atyja

- Az Intelnek 1982-ben jelent meg a 80286-os CPU-ja, ami a védett üzemmódot valósította meg. A sorozatszám nem ugrott, mivel létezik ugyan Intel 80186-os processzor (1982. március), de ezt különbözõ berendezések vezérlésére használták, illetve az USA területén forgalmazták az igen kicsi sikerû IBM Junior PC-t. Még valami: 1982. februárjában az Intel tett egy azóta rengetegszer megbánt lépést: szövetséget kötött nagy riválisával, az AMD-vel (Advanced Micro Devices), hogy közösen fejlesszék ki az újabb processzort, a 286-ost. Az akkori nem egészen tiszta jogviszonyú szerzõdés azóta rengeteg pert, ellenpert és kölcsönös vádaskodást hozott. Képen: Intel 286; Forrás: http://www.intel.com/
- Szóval az Intel 80286-os processzora tervezésekor felismerte és ezt az IBM-mel is elfogadtatta, hogy ha egy felhasználó kiépített maga számára egy mûködõ rendszert és azt lassacskán bõvítgette, akkor nem lesz hajlandó az egészet elölrõl kezdeni. Éppen ezért a 80286-os felülrõl volt kompatibilis a régebbi processzorokkal, de igen sok újdonságot is tartalmaztak. Eme újdonságok legfontosabbika volt, hogy lehetõvé tette a védett módú (protected) programozást, azaz lehetõvé tette egyszerre több program egymás melletti mûködését. Több, mint 10 év távlatából már bátran ki lehet jelenteni, hogy mûszaki szempontból a 286-os nem volt a legsikeresebb megoldás. A valós módú programozás miatt alapesetben csak 1 MByte memóriát tudott kezelni, a 16 MByte-os teljes memória kihasználásához védett üzemmódba kellett kapcsolni. Sajnos a két üzemmód között csak egy teljes újraindítással lehetett átkapcsolni. Az IBM 1984. augusztusában kihozta a 80286-ra épülõ gépét, az IBM PC/AT-t. ( Advanced Technology ) Terjesztésének 6 éve alatt 15 millió 286-os processzort adtak el.

Itt már bevezették a színesebb grafikai képességeket lehetõvé tevõ EGA monitort és az eddigi 84 gombos billentyûzetet lecserélték a mai 101-102 gombosra. Azoknak a felhasználóknak, akik a DOS alatt dolgoztak, az új gép egyszerûen csak gyorsabb volt, más külön lehetõséget nem hozott. A védett mód használatához egy teljesen új operációs rendszer kellett, de a software-készítõk nem igazán tolongtak látva a nehézségeket. Végül mégis elkészült pár ilyen rendszer a Xerox cég Palo Alto-i laboratóriumából koppintva az ötletet. (Balra: 1985-ös kiadású Windows!)

18.3.d.) Intel: A piacvezetõ

- 1985. októberre készült el az Intelnél a 80386-os, (jobbra, külön képen) amelynek tervezésénél már figyelembe vették a menet közben software-nagyhatalommá növekedett Intel 386

Microsoft tanácsait. Ennek köszönhetõen a 386-os egy igen jól sikerült CPU, a programozási modelljét a 486-os és a Pentium sorozat is örökölte. Döntõ változást azóta sem hajtottak végre rajta! A 386-os az Intel elsõ, teljesen 32 bites mikroprocesszora. Ez memóriára lefordítva azt jelenti, hogy a 386-os 4 TByte, azaz 4*1024 GByte memóriát tud megcímezni. Ekkora memóriára természetesen nincs sem reális igény, sem pénz. A Microsoft-tal való konzultáció során világossá vált, hogy a védett mód csak akkor lesz sikeres, ha lehetõséget ad a korábbi, valós módú DOS alatti programok használatára. A processzor maga 275ezer tranzisztort tartalmazott és sebessége több, mint 100-szorosa volt az eredeti 4004-esének.
Így a 80386-os processzornak 3 üzemmódja van: valós, védett és a 386-os. A valós mód teljesen azonos a 8088-assal, így a használható memória max. 1 MByte, de szoftveres segédlettel adattárolásra is igénybe lehet venni az alapmemória feletti lehetõségeket. (EMS, XMS) A védett mód gyakorlatilag teljesen azonos a 286-os védett módjával. Így a 286-os processzorokra írt programok használhatók lettek a 386-os gépekre is. A valódi újdonságot a 386-os mód jelenti. Ebben lehetõség nyílik több program egyidejû alkalmazására. A 386-os üzemmód alatt van olyan, úgynevezett virtuális mód, ahol lehetõvé válik a 8088-ra írt programok futtatása a 386-os védelmi módja alatt. Ez a 386-os mód teszi lehetõvé az MS-Windows és az IBM OS/2-es operációs rendszerek használatát. Ekkoriban jelentek meg az egyre erõsebb gépek mellett igen nagy számban a komolyabb nyomtatók (tintasugaras és pár igen drága színes), valamint a VGA képernyõk elsõ típusai.
- Az Intel 1988-ban jelent meg egy új 386-os változattal, a 386-SX-szel. Ekkor kapta meg a korábbi sorozat a 386-DX jelzést. A 386-SX belsõ felépítése azonos a 386-DX-szel, külsõ adatbusza csak 16 bites, míg címbusza csak 24 bites. Vagyis kicsit lebutították és csökkentették a teljesítményt. Miért kellett ez a módszer? A 386-DX széria meglehetõsen drága volt és az elsõ roham után nem kapkodták el az Intel raktáraiból. A 386-SX viszont software-es ágon teljesen kompatibilis a 386-DX-szel és éppen a csökkentett buszai miatt beleépíthetõ a 286-os alaplapokba, viszont minden 386-os program futtatható rajta. Az igazi keresletet a 386-os processzorok iránt a Microsoft Windows 3.0-ás rendszere támasztotta.
- A hordozható gépek megjelenése és rohamos elterjedése megszülte az igényt az alacsony fogyasztású processzorok iránt. Ezt az igényt 1990-ben fedte le az Intel a 386-SL processzorral. A processzor energiafogyasztása az alkalmazott technológia miatt drasztikusan csökkent, viszont az órajele eredeti maradt. Sõt, újdonságként az órajel információveszteség nélkül lelassítható, illetve megállítható volt. Így a hordozható gépek akkumlátorai lassabban merültek le és nem kellett külön ventillátorral hûteni a processzort.
- Az Intel érdeklõdés hiányában nem folytatta a 8089-es periféria-vezérlõ processzor vonalát, de a matematikai co-processzorét annál inkább. Természetesen elkészült a 286-oshoz tartozó 287-es segédprocesszor is, aminek külön helyet hagytak a 286-osok alaplapján. Ugyancsak ezt a módszert követte az Intel a 386-SX-hez tartozó 387-SX-szel, illetve a 386-DX-hez tartozó 387-DX-szel is. A felülrõl való kompatibilitásra természetesen ügyeltek a matematikai processzoroknál is, így valamennyi matematikai processzor tudja a régebbiek kódjait használni. Az IBM 1987-ben leállt az IBM PC/AT gyártásával, a 386-os processzort csak az új gépcsaládjukban, az IBM PS/2-esben alkalmazták. Az IBM AT-t a másodgyártók (klóngyártók) vitték tovább, akik ugyanúgy AT-nek nevezték a gépüket, mint az eredetit az IBM. Az Intel 386-ost is õk alkalmazták bennük.
- A Microsoft Windows operációs rendszerének dominanciája és szinte teljes piaci uralma sokaknak nem tetszett. Hiába voltak egyéb operációs rendszerek is forgalomban, a Windows piacvezetõ lett az IBM gépeken. A nagyobb gépeken UNIX alatt dolgozó programozók természetesen lesajnálták a "köznép" rendszerét, de mégis ez a könnyen kezelhetõ operációs rendszer tette a technológia hihetetlen sebességû fejlõdése mellett igen könnyen kezelhetõvé a számítógépeket.
Forrás: www.metroactive.com

Érdekes, hogy egy finn egyetemista, az 1991-ben még csak 22 éves Linus Torvalds saját szórakoztatására írt egy kicsi operációs rendszert, amit LINUX-nak nevezett el. Ötlete az volt, hogy forráskódját bárki bárhol és bármikor barkácsolhatja, mivel maga a forráskód ingyenes! Az egész operációs rendszer is ingyenes. Ez a rendszer azóta igen komoly pozíciókra tett szert - a Microsoft egyre csillagászatibb árainak (is) köszönhetõen. Az eredeti operációs rendszer minimum 386-os kategóriájú gépekre hajlandó feltelepülni!

18.3.e.) Az Intel 486-os sorozat

- A kor elõre haladtával felmerült az igény egy újabb, gyorsabb processzor iránt. Természetesen tudnia kellett a régebbi x86-osok kódjait, de sokkal Intel 486

gyorsabban kellett mûködnie. Az új processzor iránti igény óriásira nõtt, ellenben az Intel 80486-os megjelenése 1989. áprilisában óriási csalódást okozott. Gyakorlatilag nem változtattak a jól bevált 386-os modellen, de a teljesítmény érdekében az egészet áttervezték. Ez a CPU is 32 bites volt. Beépítettek egy, a 387-essel kompatibilis FPU-t (lebegõpontos számító-processzort), valamint egy belsõ 8 KByte-os cache-t (gyorsmemóriát). A processzornak volt egy olyan üzemmódja, ahol az adatátvitel sebessége a duplájára nõtt az azonos órajellel mûködõ processzorénak. A 486-osok terjedését kezdetben ugyanaz gátolta, mint a 386-osok esetében: túl drágák voltak. Ugyanaz volt a gyógyszer is ellene: 1991-ben piacra dobták a 486-SX változatot, ami azonos volt a 486-ossal, de nincs benne FPU egység. Ettõl kezdve az eredeti szériát átkeresztelték 486-DX-re. A piaci igény kielégítésére pedig elkészítették a 486-SX-bõl kimaradt co-processzort, a 487-SX-et.

- Pár szó az órajelrõl!

Az eredeti 8088-as szériánál még csak 5 MByte volt, a 286-os esetén ez a sebesség 16-20 MHz lett. A 386-os sorozatnál már 40 MHz volt a sebesség, a 486-osoknál pedig 50 MHz lett. Ennek a sebességnövekedésnek viszont megvolt az ára is: a CPU közelében lévõ egységeknek megnõtt a hõterhelése, így az elõállítási költsége is. Ezért az Intel elkezdte alkalmazni azt a megoldást, hogy a külsõ órajelet a processzoron belül megduplázza és ezzel mûködtetik a CPU-t. Például egy 33 MHz-es processzort aránylag olcsón ki lehet cserélni egy duplázott órajelûvel, ami kb. 2x33 = 66 MHz-cel ketyegett. Így csak a processzor került többe, viszont az alaplap, így a gép sebessége is megnõtt majdnem a duplájára. Az elsõ ilyen duplázott órajelû processzort 1992-ben hozták forgalomba Intel 486-DX-2 jelzéssel. Mivel már ez igen komoly hõkibocsájtással járt, ezért itt már kötelezõ volt a kizárólag a processzor hûtésével foglalkozó hûtõbordázat és kisventillátor használata. Ezt már a sima 486-os rendszereknél is javasolták, de itt már kötelezõ lett. Egy évvel késõbb, 1993-ban jelent meg a külsõ órajelet megháromszorozó 486-DX-4-es sorozat. Mivel a processzorok villámgyorsaságához képest a kiszolgáló egységek sebességét nem sikerült így növelni, ezért ebbe a processzorba az Intel már 16 KByte cache-t épített bele. A felhasználók igényére megjelentek a mobilgépek. Ebbõl egyik lett az IBM ThinkPad. Egy

1992-es modell látható a bekezdés mellett. További sikeres mobil-gyártók (csak példák!): Compaq, Toshiba, ... Eleinte megjelentek a laptopk (A4-es méret), késõbb a méret persze zsugorodott. Hamarosan megjelentek a palmtopok és a PDA-k (Personal Data Assistant = Személyi Adat-mamager)
- Az egyre újabb és újabb processzorok megjelenése elbizonytalanította a felhasználókat. Mindig ki kellett szedni az elõzõ processzort és a helyére bedugni az újat. Esetenként ez nem volt elegendõ, mivel az egész alaplapot ki kellett cserélni, így a számítógépet teljes egészében át kellett szerelni. Természetesen az egyre nagyobb programok egyre több helyet igényeltek a HDD-n és csak egyre több memórián voltak hajlandóak mûködni. Hamarosan megjelent az alaplapokon az OverDrive helye. Ezeket a speciális processzorokat nem a régi helyére kellett beépíteni, hanem a régi fölé, esetleg az alaplapon elõre kiképzett helyre, a régi processzor mellé kellett bedugni. Így az alap-processzor cseréje nélkül is gyorsult a rendszer 10-50 %-kal.

18.3.f.) Az Intel legnagyobb dobása: Pentium

- Ekkorra az Intel késhegyre menõ harcot és vitát folytatott egykori szövetségesével, az AMD-vel a 386-os és a 486-os processzorok Intel Pentium

felhasználása miatt. Évekig tartó jogviták után 1995. januárjában megállapodtak, hogy mindegyik vállalat felhasználhatja a processzorok építéséhez szükséges, közösen fejlesztett mikrokódokat, de semmi többet és mindkét vállalat eláll a további perektõl kölcsönös kártérítések után. A pereknek így vége lett, de ez a vita váltotta ki az Intel következõ lépését: a Pentium piacra dobását.
Forrás: pcmech.com

- 1993. márciusában az Intel bejelentette sorozata következõ darabját, amit a logikus Intel 80586-os név helyett Intel Pentium-nak nevezett el. Miért volt ez a váltás az elnevezésben? Egyszerû! Az Intelnek elege lett, hogy minden klón-gyártó (pl.: AMD, Cyrix,...) is könnyedén gyárthat 386-os, 486-os vagy hasonló processzorokat, ugyanis egy számot nem lehet jogvédetté tenni. Ellenben egy nevet, mint az Intel Pentium már lehet jogvédetté tenni. Nos, ezért kapta az Intel 586-os a Pentium elnevezést. Az elsõ Pentiumot 1993. tavaszán mutatták be Magyarországon az IFABO nevû számítástechnikai kiállításon. A Pentium logikus folytatása volt az x86-os sorozatnak, de sok újdonságot tartalmazott. Elsõsorban is a korábbi típusokkal szemben két utasítás-végrehajtó egysége van, így adott feltételek között két utasítást tud egyszerre végrehajtani. (Bal oldali kép forrása: pcmech.com.) Gyorsasága és programozása lehetõvé teszi, hogy 1 órajel alatt több utasítást is végre tudjon hajtani. A Pentium egy teljesen 32 bites mikroprocesszor, amely a cache-memóriával való kapcsolatra már 64 bites sávot használ, így egyszerre 8 byte adatot képes rendkívüli sebességgel mozgatni. Az elsõ két változat 60, illetve 66 MHz órajellel mûködött, de hamarosan elkészültek a gyorsabb verziói is. (75, 90, 100, 120,... MHz) Az elsõ verziók jelentõsen melegedtek, valamint a legelsõ szériában felfedeztek egy lebegõpontos számítási hibát, amiért némi noszogatás után a teljes korábbi sorozatot kénytelen volt a gyártó ingyenesen kicserélni. A gyorsabb verziókban már kisebb tápfeszültséget alkalmaztak, valamint jobban megoldották a processzor hûtését, így sokkal több helyen is fel lehetett használni õket. A Pentiumos gépek és utódaik 2000 elején a hétköznapi gépek processzorai lettek és minden fontosabb program már ezeket a gépeket igényli. A Pentium nevet sikeresen bereklámozták az (amerikai) TV-showmûsorokban és magazinokban. Gyakorlatilag az Intel legsikeresebb szériája lett a Pentium!

18.3.g.) Multimédiás fejlesztések

- A Pentiumot sokáig fejlesztgették tovább egyre gyorsabb és gyorsabb teljesítményre sarkallva a CPU-t. A klón-gyártók számára alapos fejtörést jelentett, hogy ezt a minõséget is le tudják másolni. Ráadásul az eddigi hagyományokhoz híven az áraikat szerették volna az eredeti Intel árainak 20-70 %-ában maximálni. Az elsõ klónt a Cyrix jelentette meg 6x86 néven 1995. októberében, (ez látható a bekezdés mellett balra) majd ezt 1996. márciusában követte az AMD K5 jelû processzorával. Eme CPU-k is lényegében Pentiumok, de jogi védelem miatt nem szabad õket így nevezni. Az Intel viszont már 1995. novemberében megjelentette a fejlesztést, a Pentium Pro-t. Ez a processzor már teljes egészében 64 bites, de még igen drága. Ez teljes egészében 32-bites tervezésû processzor volt, benne egy másodrendû gyorsmemóriával (cache). Maga a CPU 5,5 millió tranzisztort tartalmazott.
Az idõ azonban túllépett ezen a fejlesztésen, ugyanis menet közben derült ki, hogy a felhasználók igénye egyre inkább a multimédiás felhasználások irányába tolódik el, így az Intel 1997. januárjában a Pentium Pro vonalat félre rakva piacra dobta az Intel Pentium MMX-et, ahol az MMX jelentése: MultiMédia eXtension, kissé félremagyarítva: multimédiára kihegyezett. Ez a processzor jelenleg a piac egyik slágere. Nem csoda, hogy a klón-gyártók is egybõl kapcsoltak: az önálló processzort nem gyártó, csak tervezõ Cyrix 1997. februárjában jelentette meg a Cyrix Media GX processzort, míg az önálló gyártókapacitással is rendelkezõ AMD (Advenced Micro Devices) 1997. tavaszán bocsátotta ki az elsõ multimédiás "gyerekét", az AMD K6 MMX processzort.

- Az Intel a versenytársak gyors reagálása és nálánál olcsóbb árai miatt azonnali lépéskényszerbe került, így 1997. nyarán megjelentette a Pentium II nevû processzorát, amely egyesíti a Pentium Pro erejét az MMX multimédiás képességeivel, így a tényleges neve Intel MMX Pentium Pro lenne. Az Intelre jellemzõ lépés, hogy ezt a processzort csak és kizárólag egy Intel által gyártott és jogilag védett alaplapba lehet betenni! Ez már 7.5 millió tranzisztort taltalmazott.
Magyarországon 1997. május 7-én mutatták be az Ifabo kiállításon, egy nappal a világpremier elõtt. Ez a processzor legelõször az International Solid State Circuits Conference nevû kiállításon mutatkozott be az amerikai Silicon Valley-ben 1997. február 14-én, ahol a várva várt 300 MHz-es változat helyett már a 433 MHz-es sebességût hozták el. A processzor egyik hallatlan elõnye, hogy két darab teljesen független számítási mûvelet is fut benne, így legalább kétszer olyan gyors, mint az azonos sebességû társai. Eme processzor már gigantomán sebessége miatt már képtelen megvárni a cache-memória hozzá képest lassú adatátvitelét, így a processzor végrehajtó rendszere minden utasítás végrehajtása után megpróbálja kitalálni, hogy mi lesz a következõ utasítás és annak megfelelõ lépéseket készíti elõ. Így ha a várt parancs érkezik a processzorba, akkor ezt az elõkészítés miatt villámgyorsan végre tudja hajtani. Ha pedig nem az jön, amire elõre tippelt, akkor a sebessége egy kicsit csökken az újra történõ elõkészítés miatt. A vetélytársak reakciója sem maradt el sokáig: a Cyrix még 1997. végén megjelentette a 6x86 Media GX processzort, ami Pentium-II osztályú, de fele áron. Sebességei: 166, 200 és 233 MHz. Persze eltérõ tokozása miatt nem lehet felcserélni egy Pentium II-es CPU-val. Az AMD K6 3D néven készítette a processzorát. Ez a processzor kétszer akkora belsõ cache-t tartalmaz, mint a Pentium-II és kb. fele árú. Az elsõ verzió sebessége 300 MHz.
A nagy kereslet és az árak letörése miatt az Intel kettéosztotta a Pentium II-es sorozatát. (Ismerõs? Emlékezzenek: a 486-os szériából lett SX és DX) A "lebutított" Pentium II-es lett a Pentium Celeron, míg a kihegyezett, profi Pentium II-es neve ezen túl: Pentium Xeon.

18.3.h.) 1 GigaHertz felett

Szerencsére a piac diktálta tempó egyre gyorsul és kénytelenek lépni a hardvergyártók is. Így 1999-ben mutatták be a Pentium III-as processzort, eredetileg 600 Mhz-es sebességgel, 70 új utasítással, melyek túlnyomó többsége a 3 dimenziós direkt-megjelenítést, az audió-videó kontrollt, a szövegfelismerést és a friss Internetes technikákat támogatja. Maga a CPU 9,5 millió tranzisztort tartalmaz 0,25 mikronos technológiával. Az 1 GHz-es "álomhatárt" érdekes módon az AMD elõbb lépte át, mint az Intel. Az AMD ugyanis 2000 februárjában jelentette be a saját 1 GHz-esét, amit az Intel csak pár hónap késéssel tudott követni.

A méretek zsugorodása tovább tart. A verseny a méretek fokozott kicsinyítésére ösztönzi a gyártókat. Megjelentek az igen kicsi mobil gépek után az internetezésre alkalmas mobiltelefonok (WAP, Wireless Application Protocoll, Vezeték-nélküli szabvány), illetve a mobiltelefonnal egybeépített mini-számítógép. (Például: Nokia 9000-es sorozat).
A verseny tovább fokozódik: 2000-ben az AMD piacra dobta a Duron-szériát eredetileg 950 MHz-cel, de ez gyorsan 1.5 GHz lett. Nem soká késett az Intel válasza sem, ugyanis az olcsó-kategóráis prcesszorokból jött az Intel Celeron2-es (533 és 1100 MHz között). Válaszul az AMD 2 GHz körüli AMD Ahtlon XP-szériája következett, mely óriási sikert aratott. Az Intel következõ dobása a "Hyper-Pipeline" technológia lett. Itt az operációs rendszer úgy érzi, mintha az alaplapon 2 processzor lenne, holott csak egy bikaerõs mag dübörög. Ez az Intel P4-es magjában jelent meg, de ott hardveres úton gátolva van. Valójában csak az Intel Itanium-okban dobták piacra ezt a lehetõséget!
A verseny természetesen nem állt meg, mivel hamarosan jöttek az Intel P4-es különbözõ kiadásai, így például a méltán sikeres EE (Extreme Edition) is, de ezt az AMD sem hagyhatta szó nélkül, így vetélytársánál gyorsabban dobta piacra a 64 bites saját processzorát. Erre persze az Intel is piacra dobta az újabb CPU-t, a Pentium-4 64 bit Editiont. (legalábbis nekem ilyen név rémlik). Ugye, nem kell folytatnom?!

Most, 2005 szeptemberében a mi iskolánkban 6 teremnyi komoly gép van: szerencsére most sikerült kidobnunk a legrégebbi Pentium III-asokat. A többség jelenleg Celeron-D (1.5 GHz és felette), de van egy nagy rakás különbözõ erõsségû Pentium-IV, illetve AMD Athlon XP, illetve egyéb AMD is.
Nagyszerverünk egy állandó üzemû Compaq ProLiant 3000-es nevû szerver, szívében egy Pentium II-es 500 MHz-es processzorral; ami elég öregecske, de még jól kitart. Természetesen van egy külön postaforgalommal (is) foglalkozó szerverünk, valamint egy önálló tartalékgépünk is.
A saját gépem egy teljesen friss 64 bites AMD csúcsgép becsületesen nagy memóriával és hatalmas háttértár-kapacitással, valamint az egyre olcsóbb kétrétegû DVD-íróval. Továbbá van még pár hordozható PC-nk (laptop). Pár évvel ezelõtt ez a fajta hihetetlen mennyiség elképzelhetetlen volt. Véleményem szerint hazai viszonyok között a mostani állomány igen tiszteletre méltó!

VAGY	Megjelenési ideje; Tranzisztorok száma; felülete	Bitszám (belül/kívül)	Sebesség
Intel 4004	1971. november; 2.3 ezer; 12 mm² Eredeti hely: http://www.intel.com/intel/museum/25anniv/hof/4004.htm	4 bit	kb. 1 MHz
Intel 8008	1972. Eredeti hely: http://www.cyberstreet.com/hcs/museum/chron.htm	8 bit	kb. 1,5 MHz
Intel 8080	1974. április; 4.8 ezer; 20 mm² Eredeti hely: http://www.intel.com/intel/museum/25anniv/hof/8080.htm	8 bit	kb. 2,5 MHz
Intel 8086-8088 (IBM PC/XT)	1979. május; 29 ezer; 33 mm² Eredeti hely: http://www.intel.com/intel/museum/25anniv/hof/8088.htm	16/8 bit	5 MHz
Intel 80186 (IBM PC/Junior - sikertelen)	1980. március; 55 ezer; 60 mm²	16 bit	10 MHz
Intel 80286 (IBM PC/AT)	1982. december; 134 ezer; 73 mm² Eredeti hely: http://www.intel.com/intel/museum/25anniv/hof/286.htm	16 bit	16 Mhz
Intel 80386	1985; 275 ezer; 103 mm² Eredeti hely: http://www.intel.com/intel/museum/25anniv/hof/386.htm	32/32 bit	16- MHz
Intel 80386-SX	1988 Eredeti hely: http://www.pcmech.com/show/processors/35/	24/16 bit	40- MHz
Intel 80486	1989; 1.18 millió; 165 mm² Eredeti hely: http://www.intel.com/intel/museum/25anniv/hof/486.htm	32/32 bit	33- MHz
Intel 486-DX-2	1989 Eredeti hely: http://www.pcmech.com/show/processors/35/2	32/32 bit	50- MHz
Intel 486-DX-4	1991	32/32 bit	100- MHz
AMD 486DX	1992	32/32 bit	75- MHz
AMD AM5x86	1995	32/32 bit	120- MHz
Intel Pentium	1993. március; 3.1 millió; 294 mm² Eredeti hely: http://www.intel.com/intel/museum/25anniv/hof/pent.htm	32/32 bit	60/66 MHz
Intel Pentium Pro	1995. november; 5.5 millió; 306 mm² Eredeti hely: http://www.intel.com/intel/museum/25anniv/hof/pentpro.htm	32/32 bit	120-200 MHz
Intel Pentium MMX	1997. január	32/32 bit	166-266 MHz
AMD K5	1996 Az Intel Pentium ellenfele	32/32 bit	75-166 MHz
Intel Pentium II	1997. május Eredeti hely: http://www.intel.com/intel/museum/25anniv/hof/pent2.htm	32/32 bit	300-433 MHz
AMD K6, -2, -3	1997/8 Az Intel Pentium II ellenfele	32/32 bit	166-300 MHz
Intel Pentium Xeon ("okos" Pentium II)	1998	32/32 bit	300- MHz
Intel Pentium Celeron ("buta" Pentium II)	1998 vége	32/32 bit	233- MHz
Intel Pentium III	1999. február	32/32 bit	450- MHz
AMD Athlon	1999., az Intel P3 ellenfele	32/32 bit	500- MHz
Intel Pentium III Xeon	1999 legvége	32/32 bit	600- MHz
AMD ThunderBird	2000. június	32/32 bit	500- MHz
AMD Duron	2000. április	32/32 bit	0.95-2.2 GHz
AMD Athlon XP	2001 október	32/32 bit	1 GHZ elõször!!!
Intel Celeron2	2000	32/32 bit	533-1100 MHz
Intel Pentium IV	2000 legvége Eredeti kép: pcmech.com	32/32 bit	1.5 GHz
Intel Itanium	2002 legvége	64/64 bit	2.5 GHz
Intel Pentium IV Extreme Edition	2004	64/64 bit	3 GHz
Intel Itanium 2	2005 legvége	64/64 bit	3 GHz
AMD Athlon 64 bit	2004/2005	64/64 bit	3 GHz

Forrás:

Intel honlap: http://www.intel.com/

IBM honlap: http://www.ibm.com/

Az információs technológia története: http://arts.music.arizona.edu/
Az Internet története: http://www.computerhistory.org/
A jelen és a jövõ nagy processzorai: http://www3.sk.sympatico.ca/jbayko/cpu.html
CPU-történelem: http://www.pcmech.com/show/processors/35