Autor: Petr Kindelmann Název materiálu: John von Neumann Šablona: III/2

1. Škola:Základní škola KladrubyHusova 203, Kladruby, 349 61Číslo projektu:CZ.1.07/1.4.00/21.3668 Modernizace výuky Autor: Petr Kindelmann Název materiálu: John von Neumann Šablona: III/2 Sada: III2_C.02 Předmět: Fyzika Třída: VIII.

2. Anotace: Předmětem tohoto výukového materiálu je John vonNeumann. Prezentace doplňuje školní učivo, seznamuje žáky s vynálezci a vynálezy, motivuje žáky k zájmu o předmět, poukazuje na historické souvislosti a podporuje mezipředmětové vazby. • Klíčová slova: • Neumann • elektronkový počítač • ENIAC

3. John von Neumann John von Neumann, maďarský matematik (1903 - 1957)

4. Kdo to byl • Maďarský matematik židovského původu, který značnou měrou přispěl k oborům jako jsou kvantová fyzika, funkcionální analýza, teorie množin, ekonomika, informatika, numerická analýza, hydrodynamika, statistika, a mnoho dalších matematických disciplín. • Navrhl koncepci moderního počítače. • Podílel se na tvorbě prvního elektronického počítače (ENIACu). • Nejvýznamnější jsou jeho objevy jako průkopníka digitálních počítačů a operační teorie kvantové mechaniky, tvůrce teorie her a konceptu buňkového automatu. • Spolu s Edwardem Tellerem a Stanislawem Ulamem se zabýval jadernou fyzikou, kde vytvořili základní předpoklady termonukleárních reakcí a vodíkové bomby.

5. Von Neumannova architektura • Von Neumannova architektura digitálního počítače vznikla kolem roku 1946. • Základní moduly jím navrženého počítače jsou: • 1. operační paměť – slouží k uchování zpracovávaného programu, zpracovávaných dat a výsledků výpočtu, • 2. aritmeticko-logická jednotka (Arithmetic-logic Unit, ALU) – jednotka provádějící veškeré aritmetické výpočty a logické operace. Obsahuje sčítačky, násobičky (pro aritmetické výpočty) a komparátory (pro porovnávání), • 3. řadič – řídicí jednotka, která řídí činnost všech částí počítače. Toto řízení je prováděno pomocí řídicích signálů, které jsou zasílány jednotlivým modulům. Reakce na řídicí signály, stavy jednotlivých modulů jsou naopak zasílány zpět řadiči pomocí stavových hlášení, • 4. vstupní zařízení – zařízení určená pro vstup programu a dat, • 5. výstupní zařízení – zařízení určená pro výstup výsledků, které program zpracoval.

6. Jaderné zbraně • Když začala druhá světová válka, soustředila se na von Neumanna pozornost vlády i armádních činitelů. • Stal se jednou z hlavních postav takzvaného Manhattanského projektu. • Cílem bylo vyvinout atomovou bombu rychleji než Němci. • Vědci, kteří se na projektu sešli, zastávali dvě různé teorie, jak bombu zkonstruovat. • První vyžadovala velké množství izotopu uranu U-235, které nebylo snadné získat. Proto začal tým pracovat na konstrukci bomby s použitím plutonia, jehož výroba i ve velkém množství byla poměrně jednoduchá. • Von Neumann se připojil k projektu v září roku 1943. Tehdy tým řešil zásadní problém: jaké množství explozivního materiálu, který obalí plutonium velikosti grapefruitu, bude zapotřebí, aby došlo k nejúčinnějšímu výbuchu. Byl to velmi obtížný matematický problém, na němž do té doby ztroskotávali nejlepší vědci Manhattanského projektu. Von Neumann jej vyřešil okamžitě. • 16. července 1945, byla plutoniová bomba úspěšně vyzkoušena v poušti v Novém Mexiku. • V srpnu 1945 použili Američané oba typy atomových bomb v Japonsku.

7. ENIAC • První počítač založený na Von Neumannově koncepci. • Vývoj byl zahájen v roce 1943 v PennState University ve městě Philadelphia, státu Pensylvánii v USA, dokončen byl v roce 1946 a pracoval až do roku 1955 pro americkou armádu ve státě Maryland.

8. ENIAC • Konstrukce: • Obsahoval 17 468 elektronek. • 7200 krystalových diod. • 1500 relé. • 70 000 odporů • 10 000 kondenzátorů. • okolo 5 miliónů ručně pájených spojů. • vážil 30 tun. • zabíral 63 m² (2,6 m × 0,9 m × 26 m). • spotřebovával 150 kW elektrické energie a jeho vývoj stál 500 000 dolarů. • Vstup i výstup obstarávaly děrné štítky a tisk se prováděl na specializovaném stroji. • Byl velice poruchový, každý den vyhořelo několik elektronek. (střední doba mezi poruchami elektronek kolem sedmi minut) • na dnešní poměry byl jeho výpočetní výkon zanedbatelný ( výpočty, které prováděli tehdejší výpočtáři 40 hodin, vypočetl za 20 sekund) a jejich existence byla poměrně dlouho tajena. • Využití • ENIAC byl určen pro výpočty palebných tabulek pro dělostřelectvo americké armády za druhé světové války, avšak válka skončila dříve nežli mohl být stroj ve válce využit. (Ve skutečnosti do jejího dění zasáhl, neboť pomáhal s výpočty pro výpočet atomové bomby - výpočty se prováděly paralelně ručně v Los Alamos a současně i na ENIACU a výsledky se kontrolovaly vzájemným porovnáváním)

9. Zdroj • http://cs.wikipedia.org/wiki/John_von_Neumann, 5.5.2013 • http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d6/JohnvonNeumann-LosAlamos.jpg/225px-JohnvonNeumann-LosAlamos.jpg , 5.5.2013 • http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bb/VonNeumann.svg/800px-VonNeumann.svg.png , 5.5.2013 • http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4e/Eniac.jpg/220px-Eniac.jpg , 5.5.2013