Tietokoneen toiminta ja laitteisto

Esitys aiheesta: "Tietokoneen toiminta ja laitteisto"— Esityksen transkriptio:

1 Tietokoneen toiminta ja laitteisto
Osa 1 Ahti Kare

2 Käytännön toteutuksesta (intensiivijakso 1. periodi 2009)
neljä iltaa (a’ 4h) ja lauantai (a’ 8h) tentti sopimuksen mukaan muuta iltatunnit alkaa 17:40 ja päättyvät 20:30 lauantai auki lähitunnit yhteensä 4 x 4 h + 8 h =24 h Ahti Kare

3 Tietokoneen historia Mekaaniset laskimet ja muut mittauslaitteet, joista vanhimmat tuhansia vuosia vanhoja, kaikkien toimintaa ei vielä edes ymmärretä Mekaaniset tietokoneet 1835 Charles Babbage Sähköiset tietokoneet heti sotien jälkeen, ENIAC 1946(USA), ESKO 1956(SUOMI) Kvanttitietokoneet 20?? Biologiset tietokoneet 2??? Itsensä monistava tietokone (elävä kone) 2??? Ahti Kare

4 Mekaaniset laskimet Helmitaulu: muinainen Kreikka ja Rooma, nykyisin Kiina, Japani, jne. Hammaspyöriin perustuva yhteenlaskukone: 1642, ranskalainen matemaatikko Pascal, hammaspyörän rattaat oli numeroitu 0..9 ja kun tulos ylitti 9:n siirtyi seuraavan hammaspyörän ratas yhden askeleen eteenpäin. Tästä on kehittyneet nykyiset yhteenlaskukoneet, jotka tulostavat yhteenlaskettavat ja summan paperille. kertolaskukone, joka suoritti kertolaskun toistuvalla yhteenlaskulla: 1694, Gottfried Wilhelm Leibniz. Ahti Kare

5 Mekaaniset tietokoneet
Vuonna 1835 englantilainen matemaatikko Charles Babbage suunnitteli mekaanisen tietokoneen ns. differenssikoneen, jota hän ei kuitenkaan saanut koskaan valmiiksi. Vuonna 1991 differenssikone rakennettiin alkuperäisten piirustusten mukaisesti ja se todettiin täydellisesti toimivaksi. (Differenssikone on mekaaninen laskukone, joka on tarkoitettu polynomifunktiotaulukoiden automaattiseen tuottamiseen). Charles Babbagea pidetään yhtenä tietokoneidean isistä (ajatus tietokoneesta). Ahti Kare

6 ENIAC (the Electronic Numerical Integrator and Computer)
Ensimmäinen elektroninen tietokone ENIAC saatiin toimintakuntoon vuonna 1946 (seuraava dia). ENIAC sisälsi 17 468 elektroniputkea, painoi kg ja se vaati lattiatilaa 167 m². ENIAC pystyi suorittamaan sekunnissa 5000 yhteenlaskua, 357 kertolaskua, tai 38 jakolaskua. ENIAC:n haittapuolena oli suuri virrankulutus 160 kW, heikko toimintavarmuus (korjattavana lähes puolet ajasta) ja ohjelmoinnin vaikeus (KJ:n puute) ENIAC poistettiin käytöstä 1955. Ahti Kare

7 Stallings et Al. (1998 s. 21) Ahti Kare

8 Suomessa valmistetut tietokoneet
ESKO: rakennettu matematiikkakomitean tukemana vuosina 1952–1960. Esko oli kuitenkin vain parannettu muunnos Göttingenin yliopistossa suunnittelusta koneesta. Reflac (Reflex Aritmetics Computer): Teknillisen korkeakoulun teknillisen fysiikan osastolla 1967 valmistunut ensimmäinen Suomessa kokonaan suunniteltu ja rakennettu tietokone. Tietokoneen rakentamista johti professori Teuvo Kohonen. Kohonen tunnetaan nykyisin paremmin itse organisoituvista kartoista ja neuroverkoista. Reflacissa oli 1200 transistoria ja Sen ohjelmointiin käytettiin DI Egon Cronhjortin kehittämää kieltä. Ahti Kare

9 Sähköiset tietokoneet
Elektroniputkitietokoneet ( ) Transistoritietokoneet Elektroniputki  transistori ( ) Integroidut piirit, piirilevyt ( ) Yhden sirun tietokoneet, mikroprosessori ( ??) Jokin transistorin korvaaja (20??- Tietokoneet käyneet läpi samat vaiheet kuin muukin elektroniikka (ensimmäiset tv-kokeilut 1925 ja ensimmäiset säännölliset tv-lähetykset Saksassa 1935, Englannissa 1936, USA:ssa 1940, Suomessa 1955). Ahti Kare

10 Tallennusvälineet Paperiset reikänauha ja reikäkortti 50:lta, 70:lle asti (käytetty jo satoja vuosia soittokoneiden ohjaukseen ja nykyisin teollisuusrobottien ohjaukseen) Magneettinauha jo 50:lta, edelleen käytössä Kovalevy 60:lla, kapasiteetti 32 Gb - 2 Tb Cd(Compact Disc)-rom 80 l:lla (lukevat), 640 Mb CD-R-asemat 1990 Dvd(Digital Video/Versatile Disc) 90:lla, 4,7-50 Gb USB(Universal Serial Bus) 2000:lla, 1-32 Gb Flash-kovalevy 2000:lla, Gb (kyseessä itse asiassa muistityyppi, joka on ollut tunnettu jo 19 Ahti Kare

11 Von Neumannin periaate
Tietokoneen toimintaperiaate (von Neuman): sekä suoritettava ohjelma että käsiteltävä tieto tuodaan aluksi tietokoneen keskusmuistiin, jossa tietoa tämän jälkeen ohjelman avulla käsitellään halutun lopputuloksen aikaansaamiseksi John von Neumann oli amerikanjuutalainen matemaatikko (s Budabestissa ja k USA:ssa) Ahti Kare

12 aritmeettis-looginen
Tietokoneen periaate kello ohjausyksikkö (Control) tulostuspuskuri syöttöpuskuri KESKUSMUISTI TULOSTE SYÖTE aritmeettis-looginen yksikkö (ALU) >,<,=,*,+,-./ ulkoinen muisti esim. kovalevy Ahti Kare