2.1. Od prazgodovine do jutri razvoj informacijske tehnologije skozi čas. Skrivnostna zgodovina Stonehendge Računalnik za izračunavanje astronomskih pojavov? 2
Spregledano Mehanizem z Andikithire Najden original Pod rentgenom Rekonstrukcija 3 Domiselni začetki Shranjevanje in prenašanje informacij Pisava Papirus, glinaste ploščice, kipu, Tehnike kodiranja, tajnopis Računanje Potreba po pripomočkih se pojavi takoj, ko je človek začel uporabljati števila (večja kot 3). Štetje dni, moči vojske, premoženja. 4
Stari nosilci podatkov kipu papirus glinene ploščice 5 Računski pripomočki Računanje Računski pripomočki: prsti, kamenčki,, abak Calculus (lat.): kamenček, kasneje račun Zapisovanje števil (izum ničle, pozicijski zapis) Razvoj številskih sistemov 6
Abak - 3000 let pr.n.š. Abak je najstarejši računski pripomoček. Beseda izhaja iz perzijske besede za gladko peščeno površino. Iznašli so ga verjetno Babilonci okrog 3000 pr.n.št. V osnovi naprava za zapis števil. Omogoča zapis enega števila. 7 Obdobje mehanskih naprav 1617 Napierjeve koščice: množenje, deljenje (John Napier) 1621 Drsno računalo (William Oughtred) 1623 Prvo mehansko računalo (Wilhelm Shickard) 1642 Pascaline: mehansko računalo: +, - (Blaise Pascal) 1673 Mehansko računalo: +, -, *,, (Gottfried W. Leibniz) 1822 Diferenčni stroj (Charles Babbage) 1833 Analitični stroj (Charles Babbage) revolucija v razvoju računalništva pomnilnik mlinček za izvajanje računskih operacij luknjane kartice za vhodno-izhodno napravo 8
Obdobje elektromehanskih naprav Tehnološke osnove Luknjana kartica, rele Elektromehanske naprave 1884 Stroj za luknjanje in čitanje kartic (Herman Hollerith) 1938 Z1: elektromehanski računalnik (Konrad Zuse) 1941 Z3: prvi splošni programirani računalnik (K. Zuse) 1942 Bell Telephone 1944 Colossus (Uni. Manchester) 1944 Harvard Mark I (IBM, Howard H. Aiken) 9 Konrad Zuse Leta 1938 skonstruira računalnik Z1. Z1 je deloval predvsem mehanično, a že s programiranim upravljanjem in uporabo dvojiškega sistema Z1 je bil zaradi mehanskih prenosov počasen, zato izdela računalnik Z2, ki je že uporabljal releje kot preklopne elemente. Leta 1941 izdela Z3, ki je vseboval 3600 relejev. V tem času prosi za pomoč nacistično vlado, a je (na srečo) ne dobi. 10
Howard H. Aiken s sodelavci Za to obdobje so značilni veliki računalniki, realizirani z releji. Leta 1939 prične Howard Aiken na Univerzi Harvard s pomočjo strokovnjakov podjetja IBM z izdelavo popolnoma avtomatskega elektromehanskega računalnika - Harvard Mark I. Izdelovali so ga pet let. Dolg je bil 15 metrov, visok 2.5 metra. 11 Obdobje (elektronskih) računalnikov Tehnološke osnove Elektronka, magnetni pomnilnik Prvi elektronski računalniki 1946 ENIAC (Univerza v Pensilvaniji): 30m, 18000 elektronk, desetiški sistem 1949 EDSAC (Univerza Cambridge): von Neumannova arhitektura 1952 EDVAC (Univerza Princeton) 1951 UNIVAC 1 (1954 prve poslovne obdelave) 12
ENIAC: prvi elektronski računalnik Prvi povsem elektronski računalnik 18.000 elektronk Tehtal je 80 ton! Tisočkrat hitrejši od svojih predhodnikov 13 Revolucionaren von Neumann-ov model računalnika Leta 1945 John von Neumann zasnuje pojem shranjenega programa in uporabo dvojiškega sistema. Vpelje tudi zapisovanje programskih ukazov v obliki številčnih kod. Prej so programirali računalnik ročno s povezovanjem posameznih elementov, on pa združi elemente v skupine in pod osrednji nadzor. Podatki in programski ukazi so tako lahko shranjeni v pomnilnik na enak način. Osnovna arhitektura računalnikov je še danes (po 60 letih) zasnovana na način, kot ga je predlagal von Neumann!!! 14
Generacije računalnikov Pet generacij Tehnološka pogojenost, razvoj elektronike IV. III. II. I. visoko integrirana vezja - čipi integrirana vezja tranzistorji (TRADIC) elektronke (ENIAC, IBM701) 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 15 Prva generacija (1946-1959) elektronska vezja (elektronke) magnetni pomnilnik (nekaj KB) V/I: stikala, luknjane kartice, luknjani trak majhna zmogljivost nezanesljivost ogromna poraba energije ogromne fizične dimenzije visoke cene 16
Druga generacija (1959-1965) tranzistor (1947 Bell Labs) pomnilnik: nekaj deset KB + magnetni trak, magnetni diski skok v zmogljivosti povečana zanesljivost zmanjšana poraba energije 17 Tranzistor Za eno izmed prelomnic v razvoju računalništva lahko štejemo iznajdbo tranzistorja. Leta 1947 so John Bardean, Walter Brattain in William Shockley v Bellovih laboratorijih izumili tranzistor. Izum je bil velik korak naprej k zanesljivejšim, cenejšim in manjšim računalnikom. Tranzistorji so sčasoma povsem zamenjali elektronke. 18
TRADIC Prvi tranzistorski splošno-namenski računalnik (TRADIC - TRansistored Airborne Digital Computer, Bell Laboratories, 1954) z 800 tranzistorji. Bil je tudi prvi računalnik, ki je uspešno deloval na letalu. 19 Tretja generacija (1965-1975) integrirana vezja pomnilnik: nekaj sto KB, zunanji reda MB terminali, prva omrežja izreden skok v zmogljivosti novi koncepti obdelave podatkov zanesljivost zmanjšana poraba energije padec cen 20
Integrirana vezja Leta 1951 Texas Instruments izdela element, ki je vseboval več elektronskih delov na eni germanijevi ploščici začne se obdobje integriranih vezij. Bob Noyce (ustanovitelj podjetja Intel) izpopolni izdelavo integriranih vezij; za lažjo izdelavo uporabijo silicij. 21 Četrta generacija (1975-) nagel razvoj integriranih vezij (VLSI) mikroprocesorji (1971: Intel 4004) več procesorjev pomnilnik: reda 100 MB, zunanji GB, TB nove arhitekture računalnikov 1975 - razvoj miniračunalnikov 1980 - razvoj osebnih računalnikov izreden skok v zmogljivosti zanesljivost miniaturnost majhna poraba energije 22
Intel 4004: prvi mikroprocesor (1971) Leta 1971 Ted Hoff pri Intelu razvije prvi mikroprocesor: Intel 4004 4 bitni procesor, ki je deloval pri hitrosti 108 KHz Sestavljen iz 2250 tranzistorjev Podjetij, kot so bila IBM, DEC... mikroprocesorji niso zanimali, ker so bili enostavni in poceni; predvsem se niso kvarili, kar bi pomenilo izgubo vzdrževalnih stroškov. 23 Rojstvo osebnega računalnika Rojstvo osebnih računalnikov lahko postavimo nekje med leto 1971 (mikroprocesor) in leto 1975, ko se pojavi prvi mikroračunalnik ALTAIR. Prvič v zgodovini je bilo mogoče sestaviti računalnik iz procesorja, ki so mu dodali nekaj elektronike. MITS Altair: Stal je 350 $, dobilo se ga je po delih. V njem je tekel procesor Intel 8080 (8-bitni). 24
Apple II Računalnik Apple II, ki sta ga predstavila Steve Jobs in Steve Wozniak leta 1977, je pomenil začetek hitre rasti osebnih računalnikov. Imel je vgrajeno tipkovnico, zaslon in programski jezik Basic v ROM-u. Temeljil je na procesorju MOS 6502. 25 IBM PC (1981) Bill Lowe da svojim raziskovalcem na voljo eno leto, da izdelajo IBM PC. V tako kratkem času niso mogli razviti lastnega mikroračunalnika, zato so izbrali in uporabili obstoječe dele. 26
Commodore Amiga (1985) Prvi multimedijski osebni računalnik za domačo uporabo (za tiste čase izredne grafične zmogljivosti). Predstavnik druge veje osebnih računalnikov, ki stojijo nasproti IBM PC-ju. Za razliko od IBM-a so sami izdelali vse sestavne dele, s tem dosegli večjo zmogljivost, a se odrekli podpori drugih izdelovalcev. 27 Razcvet programske opreme Z množično prodajo (poceni) osebnih računalnikov se prične zlato obdobje razvoja programske opreme, ki mnogokrat celo narekuje tempo razvoju tehnologije. Zgled: vzpon Microsofta (1985: Microsoft Windows 1.0). 28
Peta generacija (od konca 1980-tih, v razvoju) nadgradnje von Neumannove arhitekture umetna inteligenca samoprogramiranje, programiranje z učenjem nove generacije mikroprocesorjev optične tehnologije (optični tranzistor, 3D procesor) govorno komuniciranje z uporabnikom uporaba mehke (fuzzy) logike, nevronskih mrež DNK računalniki, molekularni računalniki, nanotehnologija 29 Kaj obeta prihodnost IT Informacijska tehnologija danes in jutri
Jutri? Napoved iz leta 1954 Tehnološki razvoj Trenutno najbolj zmogljivi računalniki (www.top500.org) Kljub izjemnim računskim sposobnostim so današnji računalniki konceptualno zelo podobni tistim izpred 50 let!
Tehnološki razvoj Superračunalnik za simulacijo globalnih klimatskih sprememb na Zemlji (napoved meteoroloških katastrof, vpliv tople grede, napovedovanje pojava El Niña, ) 640 procesorskih vozlišč, vsako iz 8 vektorskih procesorjev 40 TFLOPS 10 TB osnovnega pomnilnika 33 Kvantitativna ocena razvoja Moorov zakon (Intel, 1965): Število elementov, ki jih lahko vgradimo na določeno površino silicija, se podvoji vsakih 18 mesecev (ob enaki ceni!) 34
Danes in jutri Nadaljevanje trendov Razvoj IT naprav večja zmogljivost, manjša poraba energije, manjša (ali približno enaka) cena, več uporabniških funkcij, Združevanje zlitje več IT naprav v eno samo (HTPC HomeTheater PC, pametni telefon, ) Revolucionarni premiki Nove ekonomije. Kdor jih pravilno napove priložnost za velik zaslužek 35 Danes in jutri Povezovanje, brezžične komunikacije in multimedijski mobilni računalniki Totalna integracija sistemov Modularnost, povezljivost in prilagodljivost programov Vse večji pomen varnosti Programirljive naprave pametne naprave Enostavnost uporabe prikritost tehnologije 36
Združevanje komunikacij Brezžične komunikacije Novi, hitrejši načini prenosa podatkov po zraku Prenos različnih vsebin (zvok, slika, podatki, ) Pametni telefoni (računalnik + mobilni telefon) Oddaljen nadzor nad napravami Inteligentne naprave za vsakdanjo uporabo Povezava naprav v enotno omrežje Še večji pomen Interneta Združevanje komunikacijskih standardov (IP telefonija, ) Problem razosebljanja, asocialnost! 37 Konvergenca naprav Prenosna super naprava Pametni telefon? Inteligentne domače naprave Hišni strežnik nadzor kuhinjskih naprav, gretja, klime, vrat in oken, svetil, HTPC - osebni računalnik, predvajalnik glasbe in videa, multimedijski snemalnik Odvečna funkcionalnost! 38
Programirljive naprave Prehod z namenske strojne opreme na programirljive splošne naprave Uporaba mikroprocesorjev v napravah razvoj programske opreme za naprave Inteligentne naprave Delovanje določa program, vstavljen od zunaj (princip računalnika) Problem varnosti! 39 Programske in podatkovne storitve Prehod s programov na storitve Oddaljene aplikacije, storitev na zahtevo Inteligentni vmesniki, agenti Omreženje podatkov Shranjevanje osebnih podatkov v internetnih podatkovnih zbirkah Digitalni potni listi Zlorabe podatkov, kraja identitete! 40
Nadgrajena resničnost Sprotno mešanje realnega sveta in računalniško ustvarjenih podatkov (slike, zvoka, ) Učenje, treningi, praktično usposabljanje Lokacijske informacije, zgodovinski prikazi Načrtovanje novih rešitev, modeliranje Nepredstavljive možnosti zabave, igranje, Nevarnost izgube stika z resničnostjo! 41 Prikritost tehnologije Poenostavljanje uporabniških vmesnikov Naprave po principu priklopi in poženi Čarovniki za opravila Inteligentne naprave Tehnologija kot podpora človekovim dejavnostim Večanje tehnoloških sposobnosti enostavnejša uporaba Ergonomija Poneumljanje uporabnikov! 42