4. Historie PC a číselné soustavy

Jednoduchá počítadla

Abakus - destička, na které se dají posouvat korálky nebo kamínky
Logaritmické tabulky - 1614 objevil John Napier využití logaritmů

Mechanické kalkulátory

Mechanismus z Antikythéry - výpočet kalendáře, polohy slunce a měsíce
Thomasův Arithmometr - sčítání, odčítání, násobení, dělení, první sériově vyráběný kalkulátor

Děrné štítky

Využití k řízení chodu tkacího stroje
Využití při sčítání lidu v USA v roce 1889 jako nosiče dat

Mechanické počítače (1805-1925)

Diferenciální stroj - první univerzální Turingovsky úplný počítač (možnost změny účelu počítače pouhou změnou programu bez nutnosti přestavby počítače)

Elektromechanické počítací stroje (1890-1945)

Z1,Z2,Z3 - pracoval ve dvojkové soustavě, 50 atritmetických operací za minutu
ABC - řešení lineálních rovnic v oblasti fyziky

Reléové počítače (II. Světová válka)

Colossus - lámání německých šifer, vytvářených stoji Enigma
Mark I - IBM, Elektromagnetické prvky, děrná páska, Americké námořnictvo ho využívalo k výpočtu balistických tabulek
Mark II - releové zařízení, desetinné číslice, operační paměť dokáže pojmout až 100 čísel

Elektronkové počítače (po roce 1946)

ENIAC - první počítač, který pracoval podobně jako dnešní počítače, umožňoval smyčky i podmíněné skoky, až 5000 součtů za sekundu
MANIAC - výpočty v matematice, fyzikální děje, využit k vývoji jaderné bomby

Mikropočítače

Apple II
Commodore 64

Princip činnosti počítače podle von Neumannova schématu

Podle tohoto schématu se skládá počítač z pěti hlavních modulů.

Operační paměť
- Slouží k uchovávání zpracovaného programu, zpracovaných dat a výsledků výpočtů
ALU (Arithmetic Logic Unit)
- Jednotka provádějící veškeré aritmetické výpočty a logické operace
Řadič
- Řídící jednotka, která řídí činnost všech částí počítače.
- Řízení prováděno pomocí řídících signálů rozesílané jednotlivým modulům
- Odpovědi na řídící signály jsou posílány zpět
Vstupní zařízení
- Zařízení určená pro vstup programu a dat
Výstupní zařízení
- Výstup výsledků, které program zpracoval

Další moduly se dají odvodit spojením základních modulů.

Procesor
- Řadič + ALU
CPU (Central Processor Unit)
- Procesor + Operační paměť

Princip fungování

Do operační paměti se pomocí vstupních zařízení přes ALU umístí program, který bude provádět výpočet.
Stejným způsobem se do operační paměti umístí data, která bude program zpracovávat
Proběhne vlastní výpočet, jehož jednotlivé kroky provádí ALU. Tato jednotka je v průběhu výpočtu spolu s ostatními moduly řízena řadičem počítače. Mezivýsledky výpočtu jsou ukládány do operační paměti.
Po skončení výpočtu jsou výsledky poslány přes ALU na výstupní zařízení.

BIOS

Basic input/output system
Základní program počítače, který inicializuje a konfiguruje hardware při spouštění počítače a následně spouští operační systém
Je uložen na základní desce v ROM, EEPROM nebo Flash paměti

Strojový kód

Posloupnost strojových instrukcí prováděných procesorem počítače, zapsaných pomocí posloupnosti číselných kódů těchto instrukcí
O překládání těchto instrukcí se stará většinou assembler
Instrukce jsou v paměti uloženy jako sekvence bitů

Bit

Binary digit = dvojková číslice
Základní a nejmenší jednotkou dat
Může obsahovat dvě hodnoty: 1 a 0

Byte

Skupina 8 bitů

Počítání a převádění mezi nejpouživanějšími číselnými soustavami

Na desítkovou

Cifry čísla od zadu násobíme číslem dané soustavy na ntou (n = pozice čísla, první pozice = 0)
Součet násobení jednotlivých cifer dá číslo v desítkové soustavě

(10010)₂ = 0 × 2⁰ + 1 × 2 ¹ + 0 × 2² + 0 × 2 ³ + 1 × 2⁴ = 0 + 2 + 0 + 0 + 16 = 18

(132)₁₆ = 2 × 16⁰ + 3 × 16 ¹ + 1 × 16² = 2 + 48 + 256 = 306

Z desítkové

Číslo dělíme číslem soustavy, do které chceme číslo převést
Zbytky dělení si zapisujeme a dělení opakujeme dokud výsledek nevýjde 0 nebo 0 se zbytkem
Zbytky poté od posledního výpočtu směrem nahoru dají číslo ve výsledné soustavě

158 ÷ 2 = 79 zb. 0
79 ÷ 2 = 39 zb. 1
39 ÷ 2 = 13 zb. 1
13 ÷ 2 = 9 zb. 1
9 ÷ 2 = 4 zb. 1
4 ÷ 2 = 2 zb. 0
2 ÷ 2 = 1 zb. 0
1 ÷ 2 = 0 zb. 1
158 je v binární soustavě 10011110