Historie počítačů II. Od von Neumannova schématu po Internet
Velký zlom ve vývoji počítačů přinesla druhá světová válka, po níž se jejich konstruováním začaly zabývat celé týmy odborníků.
O historii počítačů si povídáme s Miroslavem Viriusem z Katedry softwarového inženýrství v ekonomii Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT v Praze a Děčíně. Skutečně zásadní zlom ve vývoji počítačů přinesla myšlenka tzv. von Neumannova schématu na přelomu 40. a 50. let minulého století.
John von Neumann byl americký matematik maďarského původu. Někdy bývá označován za posledního „velkého matematika“ historie. Právě on vymyslel základní schéma konstrukce počítače, které se používá dodnes. Vzápětí došlo k vynálezu tranzistoru. Tím byla v 50. letech minulého století definitivně spuštěna lavina, která se hned tak nezastaví.
Jak vlastně von Neumannovo schéma vypadá?
„Podle něj se počítač skládá zhruba ze čtyř základních částí. V dnešní terminologii řečeno – základem je procesor; to je to, co počítá. Pak je tam operační paměť, do které si počítač ukládá data i program. V dnešních počítačích má tato paměť tu vlastnost, že když počítač vypneme, tak všechno zapomene. Nebylo to tak vždycky. V době, kdy to začínalo, byly paměti takové, že si doopravdy pamatovaly; dnes je to značně sklerotická záležitost. Potom je tam něco, co se z historických důvodů nazývá vnější paměť. Dnes je to typicky pevný disk a je uvnitř, ale kdysi dávno ta vnější paměť opravdu byla mimo počítač – byla to magnetická páska, která měla samostatné zařízení, nebo později magnetický disk, ale zase někde mimo hlavní skříň počítače. Čtvrtá základní část počítače jsou vstupní a výstupní zařízení. Dnes každý zná monitor jako výstupní zařízení, klávesnici jako vstup. Kdysi dávno to byl snímač děrných štítků nebo děrné pásky, řádková tiskárna a další. Všechno je to propojeno zařízením, kterému se říká sběrnice. To zařizuje komunikaci mezi jednotlivými částmi. To je tedy přelom 40. a 50. let minulého století a John von Neumann.“
Pak přišla další revoluce, a to byl vynález tranzistoru.
„V tu chvíli odpadla potřeba chlazení např. leteckým motorem (viz počítač ENIAC), součástky se zmenšily, klesla spotřeba a tím pádem mohla vzrůst i rychlost zařízení a celkový výkon. Mohla začít klesat cena a mohla vzniknout poptávka po počítačích v průmyslu. Do té doby byla zákazníkem převážně armáda. Počítače sloužily k výpočtům jaderných zbraní a podobně.“
Jak si ty nejstarší počítače s tranzistory stály ve srovnání se současnými počítači, co se výkonu nebo rychlosti týče?
„To bych raději nesrovnával. Každá dětská kalkulačka je dneska rychlejší a výkonnější. A pravděpodobně taky programovatelná. Takové jsou dějiny.“
V 50. letech minulého století se objevily první počítače i u nás, v bývalém Československu. Byl to náš, domácí výrobek. A prý velmi originální?
„Asi většina lidí zaslechla o profesoru Antonínu Svobodovi a jeho počítači SAPO, který spustil na konci 50. let. Nicméně už před tím se u nás objevila zařízení, která by šlo možná považovat za počítač. Jedno z nich se nazývalo M1 a bylo postaveno na zakázku Fyzikálního ústavu ČSAV, někdy kolem roku 1950-51. Bližší informace o tom zařízení bohužel neznám.“
A co bychom mohli říci o tom počítači SAPO?
„To byl velice rafinovaně postavený počítač, protože tým, který ho vyvíjel, se musel vyrovnat jednak s nespolehlivostí součástek a jednak s řadou dalších technických omezení, která plynula z toho, že tady byl stát po změně politického režimu, izolovaný od Západu a podobně. Základní princip byl, že byly postaveny tři počítače, zčásti elektronkové, zčásti ještě reléové. Ty tři počítače počítaly nezávisle a potom hlasovaly o výsledku. Navíc, právě z důvodu nespolehlivosti součástkové základny, byly u nich použity samoopravné kódy, které mají jistou nadbytečnost. V případě řady chyb se u nich dá poznat, že k chybě došlo a jak to mělo být správně. Tyhle principy byly o mnoho let později použity v projektu Apollo při cestě na Měsíc.“
I to je věc, kterou si asi člověk neuvědomí – jak to vlastně bylo s počítači v době, kdy se Američané rozhodli pro to dobrodružství – dostat lidi na Měsíc. Počítače byly tehdy velmi nevýkonné.
„Je známo, že například palubní počítač nebyl schopen počítat trajektorii. To se řešilo tím způsobem, že počítač na Zemi předem napočítal velké množství možných trajektorií. Potom se podle okamžitého stavu odvysílala množina těchto trajektorií palubnímu počítači a ten si z nich vybíral. A jiná zajímavá věc – palubní počítač lunárního modulu při přistání zkolaboval, protože to výkonově nezvládl. Nicméně lidé dokázali i s takovým zařízením na Měsíci přistát.“
V 50. a 60. letech minulého století se počítače rozšířily kromě armády, výzkumných ústavů a vysokých škol také do oblasti průmyslu a velkých obchodních podniků, kde sloužily pro účely evidence nebo skladového hospodářství. Pořád to ale byly velké sálové počítače, které zabíraly jednu a nebo více místností. Tato situace byla typická i pro 70. léta minulého století.
Kudy vedla cesta od velkých počítačů k těm malým, které máme dnes?
Podle Miroslava Viriuse pochází idea stolního počítače z konce 60. let, na jeho postavení však chyběla součástková základna. Vše se změnilo s příchodem integrovaných obvodů, ze kterých se dal postavit celý procesor. „To dokázala jako první firma Intel na přelomu 70. let,“ říká Miroslav Virius. Éra osobních počítačů pak skutečně začala v druhé polovině 70. let. Až do konce 80. let stolní počítače svým výkonem nedosahovaly výkonu počítačů sálových, pak se ale situace začala převracet. Tam, kde jste dříve našli sálové počítače, využívá se dnes idea počítačového clusteru, ve kterém pracuje více počítačů najednou.
Rok 2012 je významný pro historii fenoménu, kterému se říká Internet. Právě před padesáti lety, v roce 1962, vznikla idea komunikace, spolupráce a sdílení informací na sobě jinak nezávislými počítači na dálku. Jak říká Miroslav Virius, bylo to zpočátku z důvodů vojensko-strategických... Termín Internet vznikl v roce 1980, koncem 80. let se objevil web, v roce 1993 pak první prohlížeč a s ním související komercionalizace Internetu. Teprve poté začal být Internet tím, bez čeho si spousta lidí už dnes nedovede představit život.
Jestli je to dobře nebo špatně, to se teprve ukáže. Budoucí vývoj se obecně odhaduje dost obtížně, natož v tak prudce se rozvíjející sféře, jakou je výpočetní technika. Ani Miroslav Virius nemá v úmyslu věštit z křišťálové koule, karet nebo kávové sedliny: „Do toho se běžně pouštějí autoři vědeckofantastické literatury. Když vezmete třeba Harryho Harrisona – jeho hrdinové létají v kosmických lodích, ale zadávají programy na děrných štítcích. Když vezmete Stanislava Lema – v jedné z jeho povídek havaruje kosmická loď a operátoři tam sedí se sluchátky na uších a ťukají morseovku. Nerad bych se dostal do podobné situace.“
Zůstaňme tedy u konstatování, že překotný vývoj výpočetní techniky bude pokračovat dál. Možná ještě překotněji. O tom co bylo jsme si povídali s Miroslavem Viriusem z Katedry softwarového inženýrství v ekonomii Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT. Možná jste náš rozhovor slyšeli na svém počítači. Ještě v roce 2004 to nebylo možné. Nebyli jsme tam. Psaná podoba Planetária je na webu teprve od jara roku 2002. A až do prosince roku 1994 vznikal scénář Planetária na obyčejném psacím stroji. A kdy jste se vy poprvé setkali s počítačem? Jestlipak si to pamatujete?
Vysíláno v Planetáriu č. 05/2012, 28. ledna - 3. února.
Čtěte také:
Historie počítačů I. Od antiky po Johna von Neumanna
Nejposlouchanější
Více z pořadu
E-shop Českého rozhlasu
Kdo jste vy? Klára, nebo učitel?
Tereza Kostková, moderátorka ČRo Dvojka
Jak Klára obrátila všechno vzhůru nohama
Knížka režiséra a herce Jakuba Nvoty v překladu Terezy Kostkové předkládá malým i velkým čtenářům dialogy malé Kláry a učitele o světě, který se dá vnímat docela jinak, než jak se píše v učebnicích.
