18. fejezet: A számítástechnika kultúrtörténete

Befejezve: 2005.

18.1.) A számolást segítő eszközök - Nulladik generációs számítógépek

18.1.a.) A számírás kezdetei

Az ősember - kézenfekvő 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 bőrcsíkokra. A kapott eredményeket a barlang falába, falapokra vagy csontba faragva rögzítették. A túl sok kő 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 alapműveletek egyik első ismert eszköze a világ szinte minden táján 3-4 ezer éve különböző formában feltűnő abakusz volt. Az eszköz igen nagy népszerűségre tett szert, mivel igen nagy sebességgel lehetett rajta elvégezni a négy alapműveletet. Alapváltozatában vágatokba helyezett apró kövekből állt. A kövecske latin neve calculus. Innen származik a mai kalkulátor szó. Az abakuszt golyós számolótáblává tökéletesítve a XVI. századig, mint fő számolást segítő 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 eredetű, az arabok csak közvetítették a módszert. A XIII. század legelején Leonardo da Pisa, akit mi csak Fibonacci-ként ismerünk, Liber Abaci című 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 felső képen: Fibonacci (1170-1240). Eredeti kép helye: http://www.lib.virginia.edu/science/parshall/fibonacc.html; Jobb felső képen: Abakusz. Eredeti kép helye: http://www.tcf.ua.edu/az/ITHistoryOutline.htm

A tényleges számolóeszközök megjelenítését a gazdaság és annak fő húzóerejeként a hajózás kényszeritette ki. A csillagászoknak és a térképészeknek egyre pontosabb térképeket kellett készíteniük a megnövekvő navigálási igények miatt. A XVII. században a hajózási és a csillagászati térképek készítése, az ehhez szükséges számítások elvégzése hosszadalmas és idegőrlő munkát jelentett. A szorzást, osztást, hatványozást egyszerűbb műveletekre visszavezető logaritmust Simon Stevin használta kamatoskamat-számításra, és elkészítette az (1+p)ⁿ értékeinek táblázatát különböző p-kre és n-ekre. Ezt mintául véve Jost Bürgi svájci-liechtensteini órásmester nyolc év alatt, 1603 és 1611 megalkotta az első 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. Lehetővé vált a fogaskerekeket tartalmazó mechanikus zenélőszerkezetek és órák konstruálása. Ezek a számológépek előfutárai voltak. A németországi Herrenbergben született Wilhelm Schickard thübingeni egyetem matematika- csillagászat és héber nyelv- professzor volt 1623-ban leírt egy olyan számológépet, amelyben egymáshoz illeszkedő tíz- és egyfogú fogaskerekek vannak. Ezen, a mai fordulatszámlálókhoz hasonló elvű gépen mind a négy alapműveletet el lehetett végezni, így a meglehetősen pontatlan hajózási táblázatokat gyorsabban át lehetett számolni, mint bármikor előtte. A gépezet magját az aritmetikai egység alkotta, amelynek az összeadás és a kivonás volt a feladata. Hat pár kerékből állt, amelyek hat decimális pozíciónak feleltek meg. A készülék mechanikus mechanikus módon, rudak, fogaskerekek és egy automatikus átvitelképző mechanizmus kombinációjának a használatával végezte el a számításokat. Schickard 1623-ban Keplernek írt levelében vázlatokat küldött és azt írta: az összeadás és a kivonás műveletét teljesen, a szorzást és az osztást részben automatizálta. Sajnálatos módon egy tűzvész megsemmisítette a készülő példányt, később 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 működőképesnek bizonyult. Képen: Schickard. (1592-1635). Eredeti kép: http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk/

Az első "szériában gyártott" számológépet 1642-1644 között a fizikusként és filozófusként is ismert Blaise Pascal (1623-1662) készítette el, összesen hét példányban. Az automatikus átvitelképzéssel működő gépet királyi adószedő 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 alkatrészeiből álló készülékek ma is fellelhető példányai még mindig működnek! Egy 1652-ben készült példány Párizsban látható, a Conservatoire des Arts et Métiers -ben. Egy másik példány Londonban, a Science Museum-ban tekinthető 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 első, amely közvetlenül végezte el az osztást és a szorzást, valamint kiegészítő művelet nélkül a kivonást. Az általa megépített összeadó-szorzó gép a szorzást az összeadásra vezette vissza. Leibnitz vetette fel elsőként 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 működtetett, amely a helyiértékek átváltását is elvégezte. 1673-ban a készüléket legnagyobb érdeklődéssel 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 elejétől kezdve a megmunkálás fejlődésével, az ipari termelés kialakulásával számos tekerős 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 jellemző, hogy a korábbi táblázatok nyolcjegyűek és igen pontatlanok voltak, valamint nagyon hosszú idő alatt készültek el. A munkálatokat Gaspard Claire Francois Marie Riché De Prony vezette, aki az igen rövid határidejű feladatot a következő tervezéssel oldotta meg: megbízott öt igen képzett matematikust, hogy lehető legjobban bontsák fel a szükséges számításokat a négy alapműveletre. A bonyolultabb műveletek elvégzését rábízta nyolc gyakorlott számolóra, valamint alkalmazott 80 további számoló szolgát, akikkel az összeadásokat és a kivonásokat végeztette el. Ezzel a nagyszerű 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 korszerű számítógépgyártást kétségkívül egy igen ellentmondásos személyiségű 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 alapelveiről), majd felolvasást is tart e témáról a Királyi Csillagászati Társaságban. Babbage kollégái erőteljes nyomására a királyi kincstárhoz fordult anyagi támogatásért. A pénzügyminiszter 1823-ban jóvá is hagyta a támogatást, mivel az új szerkezet segítségével főleg 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. Jellemző rá, hogy professzorsága 12 éve alatt egyszer sem tartott előadást... Érdekes, hogy Babbage analítikus gépe hatodfokú polinomok kezelésére készült. (Eme polinomok általános alakja:

) Babbage gépe olyan számításokat tudott végezni, melyben N-t 1-től növelve egyesével egy ilyen polinomnak az eredményét adta meg. 32 jegyű 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 - Első 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 differenciagépéről. Úgy gondolta, hogy ő is tudna ilyet építeni. 1837-től 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 részből állt, egy számításra és egy nyomtatásra alkalmas mechanizmusból. Ez volt az első 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 előtt egy teljesen más konstrukción dolgozott.
- Hazatérve gyógykezeléséből újabb kincstári szubvenciót kért és kapott, amiből 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 részéről halottnak tekinti. Babbage nem is folytatta soha a gép építését. Ahogyan abbahagyta, úgy volt kiállítva az 1862. évi Világkiállításon. Még ma is működőképes. 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 merőben különbözött a korai differenciagéptől. Az ötletet az 1805-ben a francia Joseph Marie Jaquart által bevezetett szövőszék hozta meg. Ezen a szövőszéken a mintát egymás utáni kártyákon lévő lyukak jelentették, melyek alapján a gép fűzte a cérnákat. Ez a mai értelemben vett lyukkártya egyfajta programnak tekinthető, amely gyakorlatilag végtelenszer megismételhető volt. Az analitikus gép maga két részből állt:

1. A tárolóból, ahol azok a változók helyezkednek el, amelyekkel a művelet végbemegy, valamint más műveletek végeredményei is.
2. A malomból, amelybe mindig azokat a mennyiségeket visszük be, amelyekkel éppen valamilyen műveletet végzünk.
Ennek folytán két kártyacsomag van. Az egyiken a változókat és a számoláshoz szükséges konstansokat visszük be, míg a másikon magát a számolási műveletet. Éppen ezért az analitikus gép rendkívül általános jellegű. Gyakorlatilag bármilyen számolás elvégezhető 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 értékű számoknak megfelelő számkereket

szándékozott elhelyezni. A készülék - bonyolultsága miatt - nem valósulhatott meg saját korában, a fia készítette el később a malomrészt, amely a számítások elvégzésére szolgált. A másik fő részt, a tárolót, ahová az adatokat kellett volna bevinni, ez ideig senki sem alkotta meg. Babbage ismerte fel először, hogy a számolásokban a részeredmények tárolására is szükség van. A gép a mozgó kartonszalagon tárolt utasítássort tapogatókarok segítségével olvasta le és így hozta működésbe a malmot és a tárolót. A soha el nem készült gépre Ada Byron, (1815-1852; külön képen) Lord Byron költő leánya, a későbbi Lady Lovelace írt programokat. Így őt tekinthetjük az első programozónak. Róla nevezték el az Ada programnyelvet. Ada Byron, Babbage barátjaként, annak elmondásából és egy itáliai előadókörút jegyzeteiből készítette el programterveit és programjait. Zsenialitását mutatja, hogy ezek szinte kivétel nélkül helyesek voltak.
- A XVIII. század közepéig nem létezett olyan egyszerű, gyors és legfőképpen 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 feltüntető akkori táblázatok számítása rettentő bonyolult volt, hiszen égi kísérőnk mozgását nem csak a Föld, hanem a Nap is befolyásolja. A dolog problematikája miatt rengeteget kellett számolni, tegyük hozzá, hogy kézzel. Ebből következőleg természetesen pontatlanul. Ezt a háromtest-problémát Sir Isaac Newton próbálta meg először 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, ...) kereskedőinek nagy bevétele múlt a precíz navigáción. A legtöbb kormány jelentős díjat ki is tűzött a táblázatok pontosítására. 1746-ban Euler publikált néhány, nem kielégítő pontosságú táblázatot. 1747-ben ugyanazon a napon nyújtott be Clairaut és d'Alambert, mindkettő a Hold elméletét tárgyalta. A két dolgozat zavaros pontjait 1749-ben tisztázta Clairaut. Ő 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" című 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 első 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 jelentősen javított Nautical Almanach (Tengerészeti Almanach) egy elég precíz csillagászati évkönyv. Az előző fejezetben említett Babbage munkássága is erre az időszakra esett. Ha valaha elkészül a gépe, akkor jelentős segítségére lehetett volna a kor matematikusainak.
- A későbbiekben meghatározó szerepet töltött be George Boole munkája, amely 1847-ben jelent meg "A logika matematikai analízise" címmel. A kortársak tökéletesen értetlenül fogadták a művet, 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 úttörője 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 mindenfelől bejövő 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 előzmény: Hollerith 1879 októbertől 1883 augusztusig tartozott a Népszámlálási Hivatal állományába, majd egy évre rá állást kapott a Szabadalmi Hivatalban. (Bal oldali képen.) Ezt követően 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-től 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 őrnagy 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 előadás-sorozatot tartott a Pennsylvaniai Egyetemen higiéniáról és élettartam-táblázatokról, 1893-ban pedig az egyetemi kórház igazgatójává nevezték ki. 1895-ben kilépett a hadseregből 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 jellemzőket, mint hogy egy személy férfi-e vagy nő, hazai születésű-e vagy külföldi, néger vagy fehér, hány éves,... A rendszert először úgy tervezte meg, hogy egyedi kártyák helyett folytonos szalagot használt, amin időnként 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 különböző helyeken különböző 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 nő 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 főfelügyelője 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 könnyű volt a számolás, bizonyos kérdéseket most tehettünk föl először. Ilyenek például:
- A született gyerekek száma.
- Az élő gyerekek száma.
- Az angolul beszélő családok száma.
Az elektromos rendszerező gép lehetővé tette, hogy a jegyzékekből minden információt összegyűjtsünk, 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 őket kilyukasztani. Azért kellett ezt a méretet választania, mert a Szövetségi Nyomdában ekkor ilyen méretűnek 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 tűzbe hozta a kanadai és nyugat-európai népszámlálások irányítóit és az üzlet felvirágzott. A gépet a következő, 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 felvetődött az elektromos számolást segítő gépek alkalmazásának lehetősége. 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 döntő lépésnek bizonyult, hiszen az eredetileg statisztikai és biztosítási célokra használt gépet most először vették igénybe tudományos célokra. A Hold mozgásának leírására azonban nagyon bonyolult számítások kellettek, de ezt csak hosszadalmas és meglehetősen unalmas munkával lehetett elvégezni. Sokkal célszerűbb lett volna ezt a munkát gépesíteni egy jó, gyors, megbízható módszer segítségével. A megfelelő 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 fejlődéstörténete nem érdektelen, hiszen ez volt az első lépés abban a folyamatban, amelynek során az IBM a hagyományosnak mondható lyukkártyás gépekről áttért az elektronikus gépekre. 1929-ben Benjamin D. Wood, a Columbia Egyetem kutatási hivatalának vezetője rávette az IBM akkori vezérigazgatóját, Thomas J. Watsont, hogy alapítsa meg a Columbia Egyetem Statisztikai Hivatalát (Columbia University Computing Bureau).
Ez a hivatal működtette az imént említett számítástechnikai laboratóriumot is. Alig egy évvel alapítása után, 1930-ra olyan sikeresen működött a laboratórium, hogy Watsont megbízták egy különleges táblázatszerkesztő 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 felsőoktatási intézmény. 1933-ban hozták létre a Csillagászati Számítási Irodát (Astronomical Computing Bureau), amely a nyereségorientált Statisztikai Hivatallal szemben tudományos célú volt. Csillagászok használták főleg gigantomán számításaik elvégzésére. Ezek a fejlesztési igények fokozatos kihívást jelentettek az IBM mérnökeinek, akik kénytelenek voltak újabb és újabb fejlesztésekkel előrukkolni.

Konrad Zuse, 1945.

Forrás:

Computer History

http://www.computerhistory.org/

- Az első jelentős sikerű, jelfogókkal működő, mechanikus rendszerű 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 első jól működő, programvezérlésű, kettes számrendszerben dolgozó, elektromechanikus számológépét. Zuse gépei Babbage készülékeihez hasonlóan működtek, de reléi révén sokkal gyorsabban. Zuse nagy tragédiája, hogy a náci Németország nem értékelte a munkáját és csak sokkal később ismerték el zsenialítását. Zuse gépe a ma is használt lebegőpontos számábrázolást alkalmazta és a vezérléshez egy ugyan kezdetleges, de programozási nyelvet használt, a Plankalkült.

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

1. Egy tudományos célú gép legyen képes mind pozitív, mind negatív számok kezelésére.
2. Működése legyen teljesen automatikus, ne igényelje ember(ek) aktív közreműködését.
3. Használjon különféle matematikai függvényeket, amik az eddigieknél lényegesen bonyolultabbak is lehetnek.
4. A matematikai műveletek 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 feltűnt T. H. Brown-nak, a Harward professzorának, mivel Eckerttel és munkatársaival meglátogatta Aikent, és ezzel beindított egy együttműködést Aiken és az IBM között, amely 1939-ben kezdődött és 1944-re fejeződött 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 köszönhetően nyerte el."
- Ezen elektromechanikus gép a számok tárolására 72 db számlálót tartalmazott, ezek mindegyike 23 számjegyet és egy előjelet tudott tárolni. 60 további regiszter is volt benne az állandók tárolására, ezeket kézi vezérlésű 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 részből állt: az első azt mutatta, hol található az adat, a második azt, hogy hol kell tárolni a végeredményt, a harmadik azt, hogy milyen műveletet 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. (Felső kép és adatok: http://www.tcf.ua.edu/az/ITHistoryOutline.htm)
Idővel az Egyesült Államok Haditengerészete és Légiereje vette át kezelését, mivel lőelemszámításokat végeztek segítségével.
Hamarosan megépült a MARK II, III., és IV., amik a sorozat első 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 végző 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 első valódi gép ugyanabban az évben készült el, mint a MARK II. (1946) és az ENIAC működési 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 elsőként 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 első számítógép, az ENIAC

- Már az első világháborúban fontos volt a tüzérség ellátása egészen pontos lőelem-számítási táblázatokkal, hiszen az ellenséget minél hatékonyabban kellett zárótűz alá, de minél pontosabban. Nem volt elegendő a lövés szögét és sebességét kiszámítani, de bele kellett kalkulálni a lövedék anyagát, légellenállását, a levegő sűrűségét, hőmérsékletét, ...
Ezen igény kielégítésére alapították meg a Ballisztikai Kutató Laboratóriumot. (Ballistic Research Laboratory) 1944-ben a Laboratóriumban volt néhány a szabványos IBM lyukkártyás gépekből 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 fő körül mozgott, melynek jelentős része az analitikai gépbe táplálta be az adatokat, illetve az abból kijövő lyukkártyákat dolgozta fel. Sajnos Európában az 1930-as évek puskaporos levegőjének hatása oly' annyira fokozódott, hogy eleve inkább női kiszolgáló személyzetet képeztek ki. A háború kitörésekor pedig egyértelmű lett a cél: ballisztikai lőelemszámításokból minél többet és minél pontosabbat kell produkálni a lehető legrövidebb idő 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 lehetőségeit:

Elnevezés:	Rövid leírás:	Szükséges idő:	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 ő is segített a Mark I és II programozásában, majd később 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 érthető, hogy az új ötlet, az ENIAC, milyen óriási előrelépést jelentett! A legjelentősebb problémát a gépbe beépítendő elektronika jelentette. Az akkori kor legmodernebb (éppen ezért cseppet sem olcsó) eszközéből, az elektroncsőből mintegy 18000-et kellett beleépíteni. Ezek részint jelfogóként, részint tárolóként szolgáltak. A munka 1943. május 31-én kezdődött. A gépezet, amely egyenlőre 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 Jellemző, hogy 17000 elektroncsővel és másodpercenként 100000 művelettel számolva minden egyes másodpercben 1,7 milliárd hibalehetőség kiküszöbölését kellett megoldani, mivel elegendő volt, ha csak egyetlen egy elektroncső hibásodott meg.
Főbb megalkotói (balról jobbra): J. Presper Eckert, Jr.; John Grist Brainerd; Sam Feltman; Herman H. Goldstine; John W. Mauchly; Harold Pender; G. L. Barnes vezérőrnagy; Paul N. Gillon ezredes. A gépben 16 fajta, 17468 darab elektroncső, 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 működött. Az olvasó szabvány lyukkártyákat tapogat le, amelyek 80x16 jelet tartalmaznak. Az eredményeket ugyanilyen lyukkártyára nyomtatta ki az ENIAC. Ezekről 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 előjellel lehet beállítani. A számolás közbe kapott számokat akkumlátorokban lehet tárolni, illetve ki is lehet nyomtatni. Az akkumlátorok egyszerű gyűrűsszámlálókból voltak felépítve, amik 10-féle eredményt tudtak tárolni. A kapott impulzus egy állapottal tovább billentette őket, ha pedig a 10. állapotból is tovább kellett billenniük, akkor egy jelet adtak le, majd az első állapotba mentek vissza. A gyűrűs 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 idő alatt, azaz kb. 3 millimásodperc alatt végzett el. Az osztás a 10-es rendszerben némiképp bonyolultabb, így kb. 143 összeadásnyi idő kellett hozzá, azaz kb. 30 millimásodperc. A négyzetgyökvonáshoz kb. ugyanennyi.
- Az iszonyú mennyiségű és akkoriban még igen megbízhatatlan elektroncsövek állandóan elromlottak. Viszont ebben a kuszaságban lehetetlen volt az egy-két hibás elektroncsövet megtalálni. Így az üzemeltetők azt az első látásra furcsa eljárást alkalmazták, hogy egyszerre cserélték ki az összes elektroncsövek, amikor azok várható élettartamuk felénél jártak. Az ENIAC átlagosan 2-5 órát működött, majd jött 1-2 napos hibakeresés és programozás. A gép maga 1955-ig működött, 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 ő 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..." nevű belső jelentésben elsőként foglalta össze a modern számítógép technikai és elvi követelményeit, valamint a tárolt program elvét a soros működésű, memória-szervezésű architektúra mellett. (Képen: Neumann János. Eredeti kép: http://www.computerhistory.org/)A fő elvek a következők voltak:
1. A számítógép legyen teljesen elektronikus. Külön vezérlő és végrehajtó egysége legyen.
2. Kettes számrendszert használjon.
3. Az adatok és a programok ugyanabban a belső tárban, a memóriában legyenek.
4. A számítógép univerzális Turing-gép legyen.
Mind a mai napig valamennyi számítógép Neumann-elvű!
Az ENIAC megépítésétől, tehát a tisztán elektronikus számítógép megszületésétől kezdve soroljuk generációkba a számítógépeket. Az első generációs gépek között azonban nem is az ENIAC volt az első, hanem a teljesen titokban, Angliában épített katonai kódfejtő gép, a Colossus. Miután ez a gép sokáig még katonai célokat szolgált, így létezésére csak 1975-ben derült fény.

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

Az EDVAC egy kicsi részlete

Ugyancsak híressé vált az ENIAC utódja, a működését 1949-ben kezdő EDVAC.
(Electronic Discrete VAriable Computer) is, amely az első belső programvezérlésű, elektronikus, digitális, univerzális számítógép volt. Ez a gép már valamivel megbízhatóbban működött, 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 első 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 működéséhez közel álló szavakat alkalmazott, a program leírásában pedig már nem számokat, hanem a funkcióra utaló kisebb angol nyelvű betűcsoportokat használtak. Ez az assembly nyelv szolgált később a többi számítógépes nyelv alapjául. Képek forrása: http://www.computerhistory.org/

További első 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 elektroncső helyett és ekkor már széles körben alkalmazták a ferritgyűrűstárat memóriaként. Ettől kezdve számítjuk a második generáció megjelenését. A háttértár szerepét a legelső mágnesszalagtól (IBM 726, 1953) a merev hordozójú mágneslemez vette át. Megjelentek a magasabb szintű programozási nyelvek is, elsőként 1957-ben az IBM által finanszírozott Fortran (FORmula TRANslation), amely jelképes, általánosan használt formalizált nyelv. IBM-HDD, 1956

Az új kapcsolóelemekkel lehetőség nyílt a miniatűrizálásra is. Ezek a gépek már elérték az 50-100 ezer művelet/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 hőmérsékletű szoba szolgált. 1955-ben az AT&T Bell Laboratóriumában Felker és Harris megépítették az első teljesen tranzisztorokkal müködő 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 kicsinyíthetőkké váltak. Az IC-k kezdetben 16, majd 64 bit tárolására képes memóriaként jelentek meg, s néhány ezer tranzisztornak megfelelő áramköri elemet alakítottak ki egy-egy lapkán. Az ilyen elemeket tartalmazó gépek már elérték a másodpercenkénti 1 millió műveletet. Ez a műveleti 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 gépekből már nagyobb sorozatokat is kiadtak. Mivel gyakorlatilag az amerikai üzleti világ szinte minden nagyvállalati szereplője 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 első (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(felső 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 működési egység jellemezte. Az Intel (INTegrated ELectronics) által 1971 decemberre kifejlesztett első, Intel 4004 jelzésű 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. Később a nyolcbites Intel 8008, majd az Intel 8080 jelzésű processzorok tömeggyártása tette lehetővé a számítógépek elterjedését az otthonokban is. Ez a chip a maga 2300 tranzisztorával egyedül kb. akkora teljesítményű számolást tett lehetővé, mint a maga korában az egész ENIAC óriásgép. 1974 júniusában jelent meg a piacon az első 8 bites processzor, az Intel 8080-as, aminek fejlesztését, 8088-as néven építik majd be az első IBM PC-be. (bal oldali képen: IBM legelső, 8 inches floppy-ja, 1971 - fejlesztőcsapat vezetője: Alan Shugart; Forrás: http://www.ibm.com/)

1972-ben kezdték tervezni és 1976-ban jelent meg a Cray I nevű szupercomputer, mely vektorgrafikus képességeit először hasznosította kereskedelmi mennyiségekben. A korát messze megelőző gép sebessége a sok arpó összetevő sebességének finom összehangolásából adódott.
Sebesség: 166 millió lebegőpontos művelet 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 legelső ilyen gépet nagy szériában az Apple dobta piacra. Lassan feltűntek a billentyűzetek 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 köszönhető, akik Altair gépre elkészítették a Basic nyelv egy változatát. Ők alapították meg a mára a világ legnagyobb szoftvercégévé terebélyesedett Microsoft-ot. Ettől kezdve nem kellett kapcsolókat állítgatni és lámpákat figyelni, elég volt egyszerű parancsszavakat beírni a gépbe.
Bal oldalon: Bill Gates. Eredeti kép: corbis.com

Levetkőztetett 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 időhöz képest kényelmesen lehetett programozni. 1981. április 24-én lépett színre az IBM az első 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 alkatrészekből összerakva. A készülék titkos eleme a működtető BIOS, amelyre a Microsoft által átalakított CP/M alapú operációs rendszer épült, az MS-DOS. Főbb jellemzői: nagyon kicsi memória (kb., akkor 8 KByte), csak szövegek megjelenítésére képes MDA monitor, egy billentyűzet és egy kazettás magnó. (NEM floppy!) Az Apple Computer a főbb amerikai lapokban egész oldalas hirdetésben üdvözölte a vetélytárs megjelenését. Az IBM PC nem tudott igazán versenyre kelni a sokkal jobb minőségű Apple géppel, de volt egy óriási előnye: olcsóbb volt! Az amerikai PC-vásárlók ezért inkább az IBM PC-ket részesítették előnyben. 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 őket.
Apple Mac' 1984

A hagyományos szöveges operációs rendszeren először az Apple lépett túl, mivel a Xerox cég Palo Alto-i irodáiban szigorúan belső 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 jelentős késéssel tudták követni a Microsoft által tervezett Windows operációs rendszerrel. Hogy akkor mégis miért került csődközelbe a kilencvenes évek közepére az Apple? Egyszerű! Az Apple rendkívül szigorúan őrizte 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 teljesítményű asztali gépeit fokozatosan egyre jobbakra cserélték le és a mai gépek már valóságos erőművek. A hagyományos nagygépek eleinte háttérbe szorultak és a hálózatok széles körűvé válása tette csak újra fontossá őket. Megjelentek a hordozható gépek, majd a minigépek után a mikrogépek. Az Internet rohamos fejlődése a '90-es évek igazi sikersztorija. A World Wide Web nyújtotta lehetőségek az emberiség számára szélesre tárták a világ megismerésének eddig meglehetősen zárt kapuit. Az IBM is nyitott és a hagyományos PC-gyártás mellett belefogott más projectekbe, a képen például az 1997-ből a sakk-világbajnok Kaszparov mérkőzik 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 valószínű, 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 működő, kicsi számítógépek ezreit működtetik összekapcsolva, logikai műveletekkel kombinálva, szemben az eddig elterjedt egy vagy néhány nagyteljesítményű 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 művelet elvégzését oldja meg.
Ez a sebesség 10⁶ MHz-nek felel meg, ami legalább százszorosa a Neumann-elven működő processzorokénak, ráadásul a gyártási költség nagy szériában azonos nagyságrendű amazokéval. Az első 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 feltörekvő vállalat

- Az

(INTegrated ELectronics) 1981-ben az első IBM PC megjelenésekor az egyike volt a világ 5-6 vezető mikroprocesszor-gyártó cégének. Ma a világ legnagyobb félvezető-gyártója, a mikroprocesszorok területén pedig kb. 70 % a részesedése. Jellemző, hogy az utána jövő 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 Egyetemről 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 félvezető 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. Első 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 első mikroprocesszorával, az Intel 4004-essel, ami 4 (azaz négy) bites volt. A csapat vezetője Marcian E. Hoff volt. A nagyszámítógépre természetesen már addig is készítettek számtalan processzort, de ezek sok különálló áramkörből álló, terjedelmes egységek voltak. Az Intel-nek sikerült először mindezt belezsúfolnia egyetlen kis lapkába, egyetlen mikrochip-be. Jellemző, hogy az Intel 4004-es első felhasználása egy (főleg) Japánban megvalósított, kijelző 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 legelső programozási nyelv. Folytatás 1972-ben jött: Intel 8008-as néven jött az első 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 legelső személyi számítógép, az Altair. Érdekes, hogy a nevét a Star Trek televíziós sorozatban szereplő Enterprise űrhajó kalandjaiból kapta. Eredeti ára: 395 dollár volt.
- 1978. júniusában jelent meg a cég első 16 bites processzorával, a 8086-ossal. Egy évvel később készült el a 8088-as, ami belül azonos volt a 8086-ossal, de külső adatbusza csak 8 bites volt. Ez csökkentette ugyan a teljesítményt, de jóval olcsóbb rendszer építését tette lehetővé. 1980-ban a 8086/88-as processzorokhoz kifejlesztik a 8087-es co-processort, ami az első matematikai segédprocesszor volt a világon. (FPU = Floating Point Unit = Lebegőpontos egység) Ez a 8086/88-as számítási sebességét nagyságrendekkel megnövelte. A család hamarosan kiegészült a periféria-vezérlő 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 első IBM PC

- Az IBM 1981. júliusában bejelentette az első 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 egyszerűen bedugva növelhette a rendszer teljesítményét. Az IBM akkoriban még nem sejtette, hogy számára és az Intel részére is sorsdöntő lett ez a választás, bár

az IBM PC sikerét akkoriban még senki sem sejtette. Jellemző, hogy az IBM legmerészebb terveiben is legfeljebb évi 10000 PC eladásában bízott és mivel ez részükről 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 egyértelműen a legjobb 16 bites processzor, de mégis megbízható volt és olcsó. Az Intel nemcsak processzorgyártó volt, a memóriákon kívül számtalan más vezérlő áramkört gyártott, amelyek szintén bekerültek a PC-kbe.
- A cég akkorra már erős pénzügyi háttérrel és jó fejlesztőgárdával 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 előtti 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 előnye 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 nevű gépe, amelyik az első 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 különböző berendezések vezérlésére használták, illetve az USA területén forgalmazták az igen kicsi sikerű 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 szerződés 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 működő rendszert és azt lassacskán bővítgette, akkor nem lesz hajlandó az egészet elölről kezdeni. Éppen ezért a 80286-os felülről volt kompatibilis a régebbi processzorokkal, de igen sok újdonságot is tartalmaztak. Eme újdonságok legfontosabbika volt, hogy lehetővé tette a védett módú (protected) programozást, azaz lehetővé tette egyszerre több program egymás melletti működését. Több, mint 10 év távlatából már bátran ki lehet jelenteni, hogy műszaki 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 épülő 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 lehetővé tevő EGA monitort és az eddigi 84 gombos billentyűzetet lecserélték a mai 101-102 gombosra. Azoknak a felhasználóknak, akik a DOS alatt dolgoztak, az új gép egyszerűen csak gyorsabb volt, más külön lehetőséget nem hozott. A védett mód használatához egy teljesen új operációs rendszer kellett, de a software-készítők 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 piacvezető

- 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 köszönhetően a 386-os egy igen jól sikerült CPU, a programozási modelljét a 486-os és a Pentium sorozat is örökölte. Döntő változást azóta sem hajtottak végre rajta! A 386-os az Intel első, 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 lehetőséget 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 lehetőségeket. (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 lehetőség nyílik több program egyidejű alkalmazására. A 386-os üzemmód alatt van olyan, úgynevezett virtuális mód, ahol lehetővé válik a 8088-ra írt programok futtatása a 386-os védelmi módja alatt. Ez a 386-os mód teszi lehetővé az MS-Windows és az IBM OS/2-es operációs rendszerek használatát. Ekkoriban jelentek meg az egyre erősebb gépek mellett igen nagy számban a komolyabb nyomtatók (tintasugaras és pár igen drága színes), valamint a VGA képernyők első 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 belső felépítése azonos a 386-DX-szel, külső 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 meglehetősen drága volt és az első 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 beleépíthető 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. Sőt, újdonságként az órajel információveszteség nélkül lelassítható, illetve megállítható volt. Így a hordozható gépek akkumlátorai lassabban merültek le és nem kellett külön ventillátorral hűteni a processzort.
- Az Intel érdeklődés hiányában nem folytatta a 8089-es periféria-vezérlő 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 felülről 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 ők 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 piacvezető lett az IBM gépeken. A nagyobb gépeken UNIX alatt dolgozó programozók természetesen lesajnálták a "köznép" rendszerét, de mégis ez a könnyen kezelhető operációs rendszer tette a technológia hihetetlen sebességű fejlődése mellett igen könnyen kezelhetővé 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) köszönhetően. Az eredeti operációs rendszer minimum 386-os kategóriájú gépekre hajlandó feltelepülni!

18.3.e.) Az Intel 486-os sorozat

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

gyorsabban kellett működnie. Az új processzor iránti igény óriásira nőtt, 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 (lebegőpontos számító-processzort), valamint egy belső 8 KByte-os cache-t (gyorsmemóriát). A processzornak volt egy olyan üzemmódja, ahol az adatátvitel sebessége a duplájára nőtt az azonos órajellel működő 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. Ettől kezdve az eredeti szériát átkeresztelték 486-DX-re. A piaci igény kielégítésére pedig elkészítették a 486-SX-ből kimaradt co-processzort, a 487-SX-et.

- Pár szó az órajelről!

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 lévő egységeknek megnőtt a hőterhelése, így az előállítási költsége is. Ezért az Intel elkezdte alkalmazni azt a megoldást, hogy a külső órajelet a processzoron belül megduplázza és ezzel működtetik a CPU-t. Például egy 33 MHz-es processzort aránylag olcsón ki lehet cserélni egy duplázott órajelűvel, ami kb. 2x33 = 66 MHz-cel ketyegett. Így csak a processzor került többe, viszont az alaplap, így a gép sebessége is megnőtt majdnem a duplájára. Az első ilyen duplázott órajelű processzort 1992-ben hozták forgalomba Intel 486-DX-2 jelzéssel. Mivel már ez igen komoly hőkibocsájtással járt, ezért itt már kötelező volt a kizárólag a processzor hűtésével foglalkozó hűtőbordázat és kisventillátor használata. Ezt már a sima 486-os rendszereknél is javasolták, de itt már kötelező lett. Egy évvel később, 1993-ban jelent meg a külső 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. Ebből 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), később 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 előző processzort és a helyére bedugni az újat. Esetenként ez nem volt elegendő, 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 működni. Hamarosan megjelent az alaplapokon az OverDrive helye. Ezeket a speciális processzorokat nem a régi helyére kellett beépíteni, hanem a régi fölé, esetleg az alaplapon előre 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 menő 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 perektől kölcsönös kártérítések után. A pereknek így vége lett, de ez a vita váltotta ki az Intel következő lépését: a Pentium piacra dobását.
Forrás: pcmech.com

- 1993. márciusában az Intel bejelentette sorozata következő darabját, amit a logikus Intel 80586-os név helyett Intel Pentium-nak nevezett el. Miért volt ez a váltás az elnevezésben? Egyszerű! 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 első Pentiumot 1993. tavaszán mutatták be Magyarországon az IFABO nevű számítástechnikai kiállításon. A Pentium logikus folytatása volt az x86-os sorozatnak, de sok újdonságot tartalmazott. Elsősorban 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 lehetővé 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 első két változat 60, illetve 66 MHz órajellel működött, de hamarosan elkészültek a gyorsabb verziói is. (75, 90, 100, 120,... MHz) Az első verziók jelentősen melegedtek, valamint a legelső szériában felfedeztek egy lebegőpontos 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 hűtését, így sokkal több helyen is fel lehetett használni őket. 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-showműsorokban 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 minőséget is le tudják másolni. Ráadásul az eddigi hagyományokhoz híven az áraikat szerették volna az eredeti Intel árainak 20-70 %-ában maximálni. Az első klónt a Cyrix jelentette meg 6x86 néven 1995. októberében, (ez látható a bekezdés mellett balra) majd ezt 1996. márciusában követte az AMD K5 jelű processzorával. Eme CPU-k is lényegében Pentiumok, de jogi védelem miatt nem szabad őket 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 tervezésű processzor volt, benne egy másodrendű gyorsmemóriával (cache). Maga a CPU 5,5 millió tranzisztort tartalmazott.
Az idő 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 egyből kapcsoltak: az önálló processzort nem gyártó, csak tervező Cyrix 1997. februárjában jelentette meg a Cyrix Media GX processzort, míg az önálló gyártókapacitással is rendelkező AMD (Advenced Micro Devices) 1997. tavaszán bocsátotta ki az első 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 nevű processzorát, amely egyesíti a Pentium Pro erejét az MMX multimédiás képességeivel, így a tényleges neve Intel MMX Pentium Pro lenne. Az Intelre jellemző 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 előtt. Ez a processzor legelőször az International Solid State Circuits Conference nevű 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 sebességűt hozták el. A processzor egyik hallatlan előnye, hogy két darab teljesen független számítási művelet is fut benne, így legalább kétszer olyan gyors, mint az azonos sebességű 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 következő utasítás és annak megfelelő lépéseket készíti elő. Így ha a várt parancs érkezik a processzorba, akkor ezt az előkészítés miatt villámgyorsan végre tudja hajtani. Ha pedig nem az jön, amire előre tippelt, akkor a sebessége egy kicsit csökken az újra történő előkészítés 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 eltérő tokozása miatt nem lehet felcserélni egy Pentium II-es CPU-val. Az AMD K6 3D néven készítette a processzorát. Ez a processzor kétszer akkora belső cache-t tartalmaz, mint a Pentium-II és kb. fele árú. Az első verzió sebessége 300 MHz.
A nagy kereslet és az árak letörése miatt az Intel kettéosztotta a Pentium II-es sorozatát. (Ismerős? 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 előbb 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 következő dobása a "Hyper-Pipeline" technológia lett. Itt az operációs rendszer úgy érzi, mintha az alaplapon 2 processzor lenne, holott csak egy bikaerős 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 lehetőséget!

18.3.i.) Sokszorozók

A verseny természetesen nem állt meg, mivel hamarosan jöttek az Intel P4-es különböző 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. (AMD Athlon 64 bit) Láthatóan az egyik fejlesztési irány a több processzort szimuláló (Intel) Hyper-Threading,

(AMD) HyperTransport megoldás. Ezen sikeresnek tűnő formula helyett 2005/6-an egyre népszerűbbé váltak a kétmagos megoldások: Intel Core Duo, illetve AMD Athlon 64 X2. Mindkét nagy processzor-műhelyben a jövöt az egyre több magban látják. A sebességek 2006-ban már 3 GigaHertz felett járnak. A fejlődés elég egyértelmű: a sebesség (szinte) korlátlan növelése!

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 különböző erősségű Pentium-IV, illetve AMD Athlon XP, illetve egyéb AMD is.
Nagyszerverünk egy állandó üzemű Compaq ProLiant 3000-es nevű 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 kétrétegű DVD-íróval. Továbbá van még pár hordozható PC-nk (laptop). Pár évvel ezelőtt 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/	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/	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 először!!!
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
Intel Celeron D	2005	64/64 bit	2.5 - 3.3 GHz
Intel Pentium 4 Hyper-Threading támogatással	2005	64/64 bit	3-4 GHz
AMD Sempron	2005/6	64/64 bit	1.4-2.5 GHz
Intel Core Duo Kétmagos processzor!	2005/6	64/64 bit	2.33- GHz
Intel Core 2 Duo Kétmagos processzor!	2006	64/64 bit	3- GHz
Intel Core 2 Extreme Kétmagos processzor!	2006	64/64 bit	3- GHz
AMD Athlon 64 (és 64 FX) (asztali gépekbe) AMD Turion 64 (laptopokba)	2006	64/64 bit	3- GHz
AMD Opteron 64 (szerverekbe és munkaállomásokba)	2006	64/64 bit	6- GHz
AMD Athlon 64 X2 Kétmagos processzor	2006	64/64 bit	3.8-5.0 GHz
Intel Core 2 Quad A világ első négymagos processzora	2006. vége	64/64 bit	3- GHz
AMD 64 Quad FX Négymagos!	2007	64/64 bit	3- GHz