Historie a technologie výpočetní techniky

Osnova

• Předchůdci prvních počítačů
  • Abakus, logaritmické pravítko, počítací stroje,…
• Nultá generace (30. - 40. léta)
  • elektromechanické počítače - relé
• První generace (40. - 50. léta)
  • elektronky (občas i relé, ale méně časté)
  • Von Neumann - návrh architektury počítače
• Druhá generace (50. - 60. léta)
  • tranzistor (zvýšení efektivity počítačů)
• Třetí generace (60. - 70. léta)
  • integrované obvody (kombinace více tranzistorů)
• Čtvrtá generace (70. - 90. léta)
  • mikroprocesory a osobní počítače
  • vznik internetu
• Moderní technologie (90. léta - současnost) + pátá generace (zatím není - využití AI)

Shrnutí

• Předchůdci prvních počítačů
  • Abakus, logaritmické pravítko, počítací stroje,…
• Nultá generace (30. - 40. léta)
  • elektromechanické počítače - relé
  • příklady strojů - kalkulačky,…
  • vliv 2. světové války na vývoj
• První generace (40. - 50. léta)
  • elektronky (občas i relé, ale méně časté)
  • neefektivita počítačů - vysoké náklady, malá rychlost, časté poruchy
  • pouze strojový kód (není OS ani programovací jazyk)
  • Von Neumann - návrh architektury počítače
  • příklady - ENIAC, MANIAC
• Druhá generace (50. - 60. léta)
  • tranzistor (zvýšení efektivity počítačů)
  • první OS a programovací jazyky
  • příklady - UNIVAC, EPOS
• Třetí generace (60. - 70. léta)
  • integrované obvody (kombinace více tranzistorů)
  • první podpora multitaskingu
  • příklady - IBM System 360
• Čtvrtá generace (70. - 90. léta)
  • mikroprocesory a osobní počítače
  • ústup mainframe počítačů
  • vznik grafických uživatelských rozhraní
  • vznik internetu

• Moderní technologie (90. léta - současnost) + pátá generace (zatím není - využití AI)

• Počítač = stroj na zpracování dat, pracující samostatně podle programu předem uloženého do paměti

PŘEDCHŮDCI PRVNÍCH POČÍTAČŮ

• první zařízení založena na mechanických principech, velmi jednoduchá
• vývoj do 20. století ve 2 větvích - analogové a číslicové počítače
• analogové - převedení problému na mechanické nebo elektrické analogie (nechytlo se - vymizely)
• číslicové - převedení problému na číselné hodnoty + numerické zpracování (dále se rozvíjely)

Abakus - mechanické počítadlo
- používalo se již v babylonii (polovina 3. tisíciletí př.n.l.
- za vynálezce lze považovat Charlese Babbageho - v 19. století vymyslel základní princip fungování mechanického stroje pro řešení složitých výpočtů
- první přímý předchůdce: až ENIAC (z elektronek)
Logaritmické tabulky - 1614 John Napier
- násobení a dělení pomocí sčítání a odčítání s využitím logaritmů -> první logaritmické tabulky potom logaritmické pravítko
Mechanické kalkulátory - první na výpočet polohy slunce, měsíce a planet (kalendář)
- 1642 pascalina - sčítání a odčítání
- 1801 první použití děrných štítků v tkalcovském stavu (J. M. Jacquard)
- 1835 děrné štítky použil Ch. Babbage k programování mechanického kalkulátoru -> umožnění prvních programovatelných strojů (štítky se držely dalších 100 let)
PRVNÍ PROGRAMOVATELNÉ STROJE

• 1833 Ch. Babbage od vývoje diferenciálního stroje k lepšímu návrhu analytického stroje (první univerzální turingovsky úplný počítač) = jen změna programu bez nutnosti fyzické přestavby
• cíl: postavit univerzální programovatelný počítač používající děrné štítky (obsahovaly paměť a procesor - umožňují činit rozhodnutí a opakovat instrukce)

NULTÁ GENERACE

• elektromechanické počítače využívající relé
• Z1 - Konrad Zuse
  • 1936 základní návrh stroje pracujícího v dvojkové soustavě (program na děrné pásce - nezávisle na Babbageovi - neměl to tak vychytané)
  • časté poruchy, pro praktické použití nevhodný
• Z2, Z3
• Mark I, Mark II

PRVNÍ GENERACE (1945-1955)

• Elektronky (vakuová trubice - anoda, katoda, mřížka) = elektronické spínače (0, 1)
• Počítače - drahé, neefektivní, vysoká poruchovost, velký příkon, nízká výpočetní rychlost, velké rozměry -> sálové (= mainframe), spíše prototypy
• Využití - především univerzity nebo výzkum
• Tvorba programu pomocí - děrné štítky, děrné pásky (strojový kód)
• ENIAC - 1944 uveden do provozu (Electronic Numerical Integrator And Computer)
  • nejbližší předchůdce dnešních počítačů
  • Turingovsky úplný -> historicky první počítač
  • Určen pro výpočty armádního dělostřelectva za 2. sv. války, ale byl dokončen až po skončení války -> využit při vývoji termonukleárních zbraní
  • Ovládání - ruční přepojování kabelů -> později děrné štítky
  • 1955 definitivní ukončení provozu
• MANIAC
• Von Neumann - návrh architektury počítače (1945)
  • Paměťový podsystém - slouží k uchovávání informací
  • Operační podsystém (ALU) - provádějící veškeré aritmetické a logické operace s daty
  • Řídicí podsystém - řídí a koordinuje činnost spolupracujících podsystémů
  • Vstupní podsystém - řídí vstup dat z periferních zařízení do paměťového podsystému
  • Výstupní podsystém - řídí výstup dat z paměťového podsystému počítače na periferní zařízení

DRUHÁ GENERACE (1951 - 1964)

• Tranzistory - spínač (lepší než elektronka - rozměrově menší, nižší porouchanost, rychlejší)
• Počítače - stále velké rozměry (mainframe), ale větší spolehlivost
• Využití - už i obchod nebo administrativa -> pro jednoduché zpracování velkého objemu dat
• Tvorba programu pomocí - děrné štítky, děrné pásky a magnetické pásky,
• Dávkové systémy = vykonání série programů bez účasti uživatele (dávky připravovány předem)
• První vysoké jazyky -> (+ první OS)
• Paměť - feritová (magnetické kroužky - bity)
• UNIVAC - elektronkový -> od tvůrců ENIACu (1951)
  • první sériově vyráběný komerční počítač
• EPOS

TŘETÍ GENERACE

• Integrované obvody
• Počítače - sálové, menší kancelářské a později vznik prvních osobních počítačů
• Může používat více uživatelů najednou, multitasking ve zpracovávání úloh
• Vznik superpočítačů (např, pro předpověď počasí)
• IBM 360 (nejpoužívanější sálový)

ČTVRTÁ GENERACE

• mikroprocesory
• Roste výkon počítačů, zvětšuje se kapacita paměti
• Miniaturizace počítačů -> zlevnění
• Vznik nových programovacích jazyků a uživatelských programů
• Masové rozšíření osobních počítačů
• Vznik moderní informatiky
• IBM PC

MODERNÍ TECHNOLOGIE

• Počítače nejsou jen PC -> mobilní telefony, auta, chytré spotřebiče
• Automatizace + zapojení AI
• Vývoj směřuje k: vícejádrovým procesorům, paralelnímu zpracování
• Odlišnosti od von Neumannové koncepce:
  • Počítač může pracovat i s více než jedním procesorem
  • Multitasking (von Neumannův počítač pracuje vždy jen s jedním programem)
  • Program se do paměti nemusí zavádět celý (možné zavést jen jeho část)

PÁTÁ GENERACE

• Zatím není
• Očekává se větší zapojení AI

Zdroje

• A.S, Alza. Historie počítačů (TÉMA)

  Alza.cz. In: Alza [online]. 22. 6. 2022 [cit. 31.03.2026]. Dostupné z: https://www.alza.cz/historie-pocitacu

• ON, GO. Historie a vývoj počítačů: Od strojů k inteligenci - ipocitac [online]. 2025 [cit. 31.03.2026]. Dostupné z: https://ipocitac.cz/historie-a-vyvoj-pocitacu-od-stroju-k-inteligenci/
• ZVONÍČEK, Petr. První generace počítačů.
• Dějiny počítačů. In: Wikipedie [online]. 2026 [cit. 31.03.2026]. Dostupné z: https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=D%C4%9Bjiny_po%C4%8D%C3%ADta%C4%8D%C5%AF\&oldid=25703394
• HISTORIE POČÍTAČŮ :: ŠKOLA HROU. In: [cit. 31.03.2026]. Dostupné z: https://ucimse.webnode.cz/historie-pocitacu/
• Počítač. In: Wikipedie [online]. 2026 [cit. 31.03.2026]. Dostupné z: https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Po%C4%8D%C3%ADta%C4%8D\&oldid=25611869