Tietokonetekniikka 2 Tietokoneen historia

1. Tietokonetekniikka2 Tietokoneen historia Lähde: Haltsonen, S., Rautanen, E. Pieka 18.1.2009 2 Tietokoneen historia

2. Laskukoneet • 2.1 Mekaaniset laskukoneet • ensimmäiset 1600-luvulla • 1900-luvulla vasta toimivat versiot • 2.2 Differenssikone ja analyyttinen kone • Differenssikone toimii erotusten pohjalta. • Analyyttinen laskukone oli ohjelmoitava. • Kerto- ja jakolaskut suoritettiin yhteen ja vähennyslaskujen avulla. 2 Tietokoneen historia

3. Laskukoneet • 2.3 Turingin kone – universaali Turingin kone • Luvut on annettu bitteinä nauhan 16 peräkkäisessä ruudussa. Ruudun tilat olivat tyhjä tai merkki. • Nauhalla esitetty tehtävän kuvaus vastasi tietokoneen ohjelmaa. • 2.4 Sähkömekaaniset laskukoneet • 1930-luvulla alkoi sähkömekaanisten ja elektronisten laskentalaitteiden kehitys. Luikulukuversio ! • Elektroniputkia, releitä, rivikirjoitin … • Ohjelmointi tapahtui johdoilla ja kytkimillä. • Reikänauhat, reikäkortit, rumpumuistit, • Ohjaamiseen tarvittiin operaattorit. 2 Tietokoneen historia

4. 2.5 Tietokonesukupolvet Jako valmistusteknologian mukaan sukupolviin. Elektroniputki transistori  mikropiiri  mikroprosessori  järjestelmäpiirit 2 Tietokoneen historia

5. 2.6 Ensimmäisen sukupolven tietokoneet • Tietokoneita kehitettiin useissa yliopistoissa ja tutkimuslaitoksissa 1940 –luvulla. • Muistiin talletetun ohjelman periaate, jossa samaan muistiin oli talletettu käskyjä ja dataa. • IAS-tietokoneet Von Neumann johdolla valmistui 1952 yleiskäyttöisten tietokoneiden prototyyppi. • Keskusyksikössä oli joukko rekistereitä, joihin voitiin tallettaa operandeja (kohde, lähde) ja tuloksia. • Ohjelman käskyt sijaitsivat peräkkäisissä muistipaikoissa. • Otettiin käyttöön ohjelmalaskuri, rekisteri, joka osoitti käsky sijaintipaikan muistissa. 2 Tietokoneen historia

6. Ensimmäisen sukupolven tietokoneiden tieteelliset ja kaupalliset versiot • 1950-luku • Ensimmäisen sukupolven tieteelliset ja kaupalliset tietokoneet ja sovellukset • Sperry, IBM, UNIVAC I, Mark I • Elektroniputki teknologiaa • Muistit kalliita • Muistiin talletetun ohjelman periaate 2 Tietokoneen historia

7. 2.7 Toisen sukupolven tietokoneet • Transistori keksittiin vuonna 1947 Bellin laboratoriossa. • Transistori on pieni, kuluttaa vähän tehoa sekä luotettavampi. Muistien koot kasvoivat. • Transistorien massavalmistus alkoi 1958 ja tietokoneiden suorituskyky kymmenkertaistui. • Nykyisen tietokoneiden arkkitehtuurin perusta • Suuria keskuskoneita • Minitietokoneita PDP-1 2 Tietokoneen historia

8. Avaustyyppinen MOS – FETtransistori Upotus piikiekolle 2 Tietokoneen historia

9. 2.8 Kolmannen sukupolven tietokoneet • Transistorit aloittivat puolijohdeteknologian ja mikropiirien käytön tietokoneissa. • Tietokoneiden koko ja tehonkulutus pienenivät edelleen. • IBM:n System/360 oli vuonna 1965 tyypillinen keskustietokone: ylöspäin yhteensopiva konekoodi, tietokoneperhe, sanapituus 32 bittiä, muistikoko 64 … 512 kilotavua. • DEC:n PDP-8 minitietokoneen sanapituus oli 12 bittiä ja muistin koko 4 kilotavua. 2 Tietokoneen historia

10. Kolmannen sukupolven tietokoneiden ominaisuuksia • Moniohjelmointi (multiprogramming) • Osituskäyttöiset monen käyttäjän käyttöjärjestelmät (time-sharingmultiuseroperatingsystem) • Magneettiset rumpu- ja levymuistit 2 Tietokoneen historia

11. 2.9 Neljännen sukupolven tietokoneet • Mikropiirien koko kasvoi. • Kehitettiin mikroprosessoreita yleiskäyttöisiin tietokoneisiin. • Kehitettiin mikro-ohjaimia sulautettuihin tietokoneisiin sekä erilaisten laitteiden ja prosessien ohjaamiseen. • Ensimmäinen mikroprosessori, Intel 4004, julkisettiin vuonna 1971. • Katso Kuva ! Kellotaajuus ja transistorien määrä 2 Tietokoneen historia

12. Intelin mikroprosessorien kehitys 2 Tietokoneen historia

13. Neljännen sukupolven tietokoneet • Mikroprosessorien menestys alkoi Intel 8008 ja Motorolan 6800 myötä. • Niiden dataväylä oli 8-bittinen ja ne käyttivät 8-bittisiä sanoja (käskyt, data). • Niiden osoiteväylän leveys oli 16 –bittinen ja ne käyttivät 16 –bittisiä muistiosoitteita, mikä mahdollistaa 64 kilotavun muistin käytön. 2 Tietokoneen historia

14. Intelin mikroprosessorien transistorimäärä 2 Tietokoneen historia

15. Neljännen sukupolven tietokoneet Mooren laki • Piipalalle mahtuvien transistorien määrä kaksinkertaistuu puolentoista vuoden välein. • Seurauksena tietokoneiden tehokkuus ja muistikapasiteetti kaksinkertaistuu samassa ajassa. • Tietokoneet tulevat yhä pienemmiksi, nopeimmiksi ja halvemmiksi. • Koska aika-akseli on lineaarinen, transistorien lukumäärä logaritminen, on kuvaaja suora. 2 Tietokoneen historia

16. 2.10 Viidennen sukupolven tietokoneet • Järjestelmäpiirit (system on a chip, SoC) on piiri, johon on integroitu tietokone-järjestelmän tai muun elektronisen järjestelmän kaikki komponentit. • Järjestelmäpiirissä • Digitaalisia toimintoja • Analogisia toimintoja • Suurtaajuustoimintoja 2 Tietokoneen historia

17. Järjestelmäpiirit: asiakaskohtaiset, vakioalkiopiirit, porttiverkot • Yksi tai useampia prosessoreita tai signaaliprosessoreita • ROM-, RAM-, EEPROM- ja Flash –muistia • Ajastimia / Laskureita (timer) • Ulkoisia väyläliitäntöjä, kuten USB, FireWire ja Ethernet • Analogia-digitaali A/D- tai D/A -muuntimia • Jänniteregulaattoreita ja tehon hallintaa 2 Tietokoneen historia

18. Mikro-ohjain, µC, ATmega128 2 Tietokoneen historia

19. 2 Tietokoneen historia