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

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

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

2.5 Tietokonesukupolvet Jako valmistusteknologian mukaan sukupolviin. Aika Teknologia 1 1946-1957 Elektroniputki, rele, elohopeaviivelinja 2 1958-1964 Transistori 3 1965-1974 Mikropiiri, magneettiset muistit 4 1975- Mikroprosessori, puolijohdemuistit 5 1995- Järjestelmäpiiri 6 2001- Ohjelmoitava järjestelmäpiiri Jako valmistusteknologian mukaan sukupolviin. Elektroniputki transistori  mikropiiri  mikroprosessori  järjestelmäpiirit 2 Tietokoneen historia

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

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

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

Avaustyyppinen MOS – FET transistori Upotus piikiekolle 2 Tietokoneen historia

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

Kolmannen sukupolven tietokoneiden ominaisuuksia Moniohjelmointi (multiprogramming) Osituskäyttöiset monen käyttäjän käyttöjärjestelmät (time-sharing multiuser operating system) Magneettiset rumpu- ja levymuistit 2 Tietokoneen historia

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

Intelin mikroprosessorien kehitys 2 Tietokoneen historia

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

Intelin mikroprosessorien transistorimäärä 2 Tietokoneen historia

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

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

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

Mikro-ohjain, µC, ATmega128 2 Tietokoneen historia

2 Tietokoneen historia