Proč vznikly elektronické počítače? Jak a kdo je transformoval na komerční produkt?

Mohlo by se zdát, že počítače se objevily v běžném životě až ve 20. století, ale není tomu tak. Ve skutečnosti je lidé používali již několik tisíciletí před Kristem. Jak je ze slova počítač patrné, jeho význam souvisí s počítáním. Více ale než něco spočítat, označovalo slovo počítač člověka, který počítal (podobně jako prodavač je ten, kdo prodává).

Prvním předchůdcem elektronických počítačů by se dalo chápat mechanické počítadlo, tzv. Abakus. Abakus označoval ve starém Řecku výpočetní pomůcku, která představovala destičku pokrytou pískem, do něhož se zapisovaly výpočty. První Abakusy se datují od 4. tisíciletí před Kristem. V pozdějších století, jak vznikaly nové světové kultury, doznal i Abakus jistých změn a dal by se rozdělit na východní a západní typ. Změnila se i samotná podoba počítadla. Z destičky se stal rámeček, kde byly na hůlkách navlečeny korálky a celá destička byla rozdělena do dvou částí. V horní se nacházely kuličky označující 5 nebo 10 jednotek, v dolní samotné jednotky. Tato počítadla se uplatnila hlavně v obchodu, kde plnily úlohu nezbytné pomůcky a výrazně urychlovaly matematické operace.

První teoretické koncepty

Historie vývoje dnešních počítačů je ale podstatně kratší a datuje se od 19. století ve spojení s anglickým matematikem, filozofem a výnalezcem Charlesem Babbagem. Babbage se snažil nalézt takový způsob, který by zpracovával matematické tabulky mechanicky a ne ručně, jako zmíněné počítadlo.
Teoretický koncept počítače doznal konkrétnějších rysů až s matematikem Alanem Turingem. Ten navrhl abstraktní koncept, tzv. Turingův stroj. Turingův stroj se zabývá otázkou, zda je možné mít pro jakékoliv výpočty takový algoritmus, který by je dovedl vyřešit prováděním matematických operací v pevně stanoveném sledu kroků. Analýzou tohoto stroje dokázal, že existují takové matematické operace a funkce, které nemohou být napodobeny logickými operacemi.
A. Turing je současně nezapomenutelnou postavou, která významně přispěla k vývoji druhé světové války prolomením německých šifer prováděných na kryptografických strojích Enigma.

Druhá světová válka

Patrně prvním vynálezcem, který sestrojil elektronický počítač byl koncem 30. let a v době druhé světové války německý matematik Karl Zuse. Rok 1938 se tedy zapsal do dějin jako doba, kdy byl sestrojen první počítací stroj, a to Z1. Významější je ale jeho pozdější vynález, a to stroj označovaný jako Z3. Tento počítač již našel uplatnění v leteckém průmyslu a byl využíván při konstrukční práci pro analýzu vibrací křídel letadel. Z3 byl ovšem zničen spojeneckým bombardováním Berlína v roce 1944. Na základě konceptu Z3 Karl Zuse sestrojil jednodušší verze, označované jako S1 a S2. Ty byly nepostradatelné pro výpočty navádění tzv. Hitlerovy tajné zbraně - balistických raket V1 a V2, které koncem války Němci dokonce vypustili na Londýn.


Samotná myšlenka sestrojení elektronického počítače se datuje o 10 let dříve ve spojení s fyzikem Johnem Mauchlym zabývajícím se analýzou průběhu počasí. Předpokládal, že by se analýzou shromážděných dat o počasí dala stanovit dlouhodobá charakteristika (období sucha, dešťů, apod.). Zabýval se tím, že by k těmto účelům mohl používat výpočetní stroj. Jeho touhu po zkonstruování výpočetního stroje urychlila již zmíněná druhá světová válka, kdy své návrhy předal poručíkovi a matematikovi Hermanu Goldstienovi, který byl jeho plány zaujat. John Mauchly byl tedy vynálezce, který se významně zasadil o zkonstruování počítače nazvaný ENIAC a v roce 1946 byl oficiálně představen na Pensylvánské univerzitě. Vážil skoro 30 tun, disponoval 17500 elektronkami, příkonem 160kW (pro srovnání dnešní notebook má spotřebu kolem 20W) a byl chlazen vzduchem hnanými vrtulemi dvou leteckých motorů. Vstup i výstup obstarávaly děrné štítky (používaly se ještě do 80. let 20. století).
Jak rok vzniku napovídá (1943-45), byl sestrojen primárně pro potřeby armády, konkrétně pro dělostřelectvo Spojených států amerických. Spuštěním tohoto počítače tedy došlo ke zrychlení výpočetních operací balistických tabulek, které dřív musely být počítány několikačlenným týmem lidí ručně. Ovšem kromě počítače ENIAC zde na Americké půdě působil matematik Howard Aiken, který s finanční pomocí společnosti IBM a zázemím Harvardské univerzity sestrojil začátkem roku 1943 stroj nazvaný Harvard Mark I. Spolu s ENIACem byl byl využíván prakticky pro stejné účely.Eniac

V roce 1944, tehdy ještě nedokončený ENIAC zhlédl matematik maďarského původu John von Neumann, který v té době pracoval na vládním projektu v Novém Mexiku označovaném jako Projekt Manhattan (cílem bylo sestrojení první jaderné zbraně), a sepsal svou představu o vylepšení tohoto stroje - později počítač EDVAC.
Návrh J. von Neumanna o zlepšení počítače ENIAC byl průlomový v tom, že umožňoval změnit program počítače bez zásahu do fyzické struktury. Stroj EDVAC byl zkonstruován po druhé světové válce na Mooreově elektrotechnické škole.

Po konci války a použití jaderné bomby vyvstal před von Neumannem další cíl, který požadovala vláda Spojených států, a to sestrojení ještě ničivější zbraně, vodíkové bomby. Pro výpočty ale bylo potřeba výkonnějšího stroje než ENIAC a proto von Neumann dostal v krátkém čase finance na sestrojení počítače nazvaného MANIAC (Mathematical Analyzer, Numerical Integrator and Computer). Za takto rychlým schválením rozpočtu a velkou podporou stála obava z vývoje vodíkové bomby Sovětským svazem, která se ukázala jako opodstatněná. MANIAC byl dokončen v roce 1952 a první test vodíkové bomby na světě se uskutečnil 1. 11. 1952 na ostrově Elugelab v Tichém oceánu. Sovětský svaz svůj test uskutečnil až o necelý rok později, konkrétně 12.8.1953.

Von Neumannovo schéma

Von Neumann svým popisem počítače přispěl ke vzniku architektury, která s výjimkami zůstala zachována dodnes.
Počítač se skládá z pěti hlavních modulů:
· Operační paměťi - uchování zpracovávaného programu, dat a výsledků
· Arimeticko-logické jednotky - provádí veškeré aritmetické výpočty a logické operace
· Řadiče - řídí činnost všech částí počítače
· Vstupního zařízení - zařízení pro vstup programu a dat
· Výstupnho zařízení - zařízení pro výstup výsledků, který program zpracoval

První komerční počítač - UNIVAC

Po ryze vládních projektech, které sloužily hlavně vojenským účelům, se počítače začínají dostávat i do civilní oblasti. Stejný vývojový tým, jehož přičiněním vznikl ENIAC, sestrojil o několik let později počítač, který byl již určen civilnímu obyvatelstvu. V roce 1952 tedy vznikl výpočetní stroj nazvaný UNIVAC a kromě společnosti Eckert-Mauchly se na vývoji podílela i firma Remigton Rand.
První verze byla určena pro Úřad sčítání lidu ve Spojených státech. Pátou verzi použila již komerční společnost CBS, která se zabývá televizním a rádiovým vysíláním, pro přepověď výsledků prezidetských voleb na základě statistických průzkumů.

UNIVAC disponoval daleko větším výpočetním výkonem než ENIAC, ovšem jeho rozměry také nebyly z nejmenších. Používal přes 5000 elektronek, spotřeba 125 kW a váha kolem 13 tun. Celý počítač zabral přes 35 m2.
Společnost Eckert-Mauchly a Redmont Rand nebyla jedinou společností zabývající se vývojem počítačů. Nejdominantnějším hráčem na trhu se ve 20. století stala firma IBM, která ale během vzniku počítače UNIVAC stála stranou a zabývala se původními plány - vývoji kancelářských zařízení a děrných štítků. Posun v orientaci IBM na jiné produkty, konkrétně počítače, nastal až se změnou managementu společnosti, kdy se do úžšího vedení dostal Thomas Watson mladší.

Výrazným posunem, jenž umožnil rychlejší vývoj počítačů, byl vznik programovacího jazyka FOTRAN, který IBM představila v roce 1957, a o rok později jazyk COBOL, který byl určen hlavně pro oblast obchodu a zpracování dat. Jazyk COBOL byl dlouhá léta nejvhodnějším prostředkem pro práci s databázemi a do poloviny 80. let v něm byla vytvořena většina programů. Společnost IBM byla vždy o krok dále než konkurence. To se opět potvrdilo v 60. letech, kdy IBM sestrojila „IBM System/360“, což bylo označení pro skupinu počítačů, která používala vzájemně kompatibilní software a periferní zařízení. Proto se pro narůstající potřebu uživatele mohla vyměnit nebo rozšířit jen část hardwaru a odpadla nutnost pořizovat si zcela nový systém.

Nástup nové éry – Osobní počítače (PC)

Dalo by se říci, že počátkem éry, kdy se počítače staly ve velkém rozsahu právě komerčním produktem, se stal 12. srpen 1981. Toto datum označuje den, kdy na trh společnost IBM uvedla první osobní počítač (PC). O šest let dříve tu již ovšem byla společnost Apple a její počítač pro osobní použití označovaný jako Apple I. Apple ale v pozdějším letech udělal chybu v marketingové politice. Jeho výrobky byly označovány jako drahé značkové produkty, a proto se na trh povedlo prorazit právě společnosti IBM. IBM totiž umožnila vyrábět komponenty pro svůj PC i jiným výrobcům hardwaru. Platforma PC obsahovala mikroprocesor Intel, 256 kB paměti a operační systém DOS od společnosti Microsoft.

Pozdější vývoj byl až do začátku 21. století vcelku neměný. Osobní počítače (PC) ovládaly trh a produkty Apple byly vnímány spíše jako luxusní zboží pro bohatší vrstvu obyvatelstva. Situace se ale začíná měnit v poslední době, kdy na trh pronikají nové platformy typu tabletů či chytrých telefonů. Zdá se, že společnost Apple změnila svojí marketingovou strategii a podařilo se jí v záčátku ovládnout tento nový trh. Jaký ale bude vývoj v budoucnu, není v této chvíli jasné a vše ukáže až čas.

 

Share

Počítač ENIAC z roku 1946
IBM PC z roku 1981
Datacentrum - "skladiště" cloudových služeb