ProcessingUnit-CZ – Zuse-Computer-Museum Hoyerswerda

Výstavní místnost Processing Unit

Kdo včera počítal?

Koláž středověkých povolání:

horník

© SLUB / Deutsche Fotothek

mistr počtář

© Adam-Ries-Bund e. V. /Adam-Ries-Museum Annaberg-Buchholz

učitel

© Adam-Ries-Bund e. V. /Adam-Ries-Museum Annaberg-Buchholz

obchodník

© Adam-Ries-Bund e. V. /Adam-Ries-Museum Annaberg-Buchholz

zeměměřič

© Adam-Ries-Bund e. V. /Adam-Ries-Museum Annaberg-Buchholz

stavitel

Obrázky:

Násobení na prstech

© ZCOM-Stiftung

Lidské prsty jsou nejstarší početní pomůckou. 10 prstů tvořilo základ pro vznik desítkové soustavy. Na prstech lze nejen sčítat a odečítat, ale také i násobit.

Facts & Figures:

Slovo digital je odvozeno z latinského digitus a známená jeden z deseti prstů k počítání. Digitus také současně sloužilo jako označení pro číšlo. V tomto významu se dostalo slovo digit do angličtiny – a do němčiny jako slovo digital ve smyslu převedeno na čísla.

Včerejší početní pomůcky?

K počítadlu:

Obrázky:

Návod k použití čínského počítadla, vydáno v Hongkongu, bez data

© Prof. Jörn Lütjens

Využití počítadla na rybím trhu v Sankt Peterburgu

Exponáty:

Ruské počítadlo „Ščot“, kolem roku 1965

Cena: 3 rubly , 40 kopějek

Japonské počítadlo „Soroban“, první polovina 20. století

Zapůjčitel: Mathematisch-Physikalischer Salon, Staatliche Kunstsammlungen Dresden

Počítadlo se jako početní pomůcka používá více než 5.000 let a existuje v různých variantách: Suanpan = čínské počítadlo, Soroban = japonské počítadlo, Ščot = ruské počítadlo.

Facts & Figures:

V roce 1946 se konal početní souboj mezi Japoncem Kiyoshu Matzukai s jeho počítadlem proti počítači. Vítězem se stal Japonec se svým počítadlem.

Počítání na linách byla ve středověku nejrozšířenejší početní metodou. Kupci a obchodníci k tomu používali takzvané početní stoly, šátky a desky. Písemné počítání, které má svůj původ v Indii se v tehdejší době v Evropě ještě neužívalo.

Facts & Figures:

Při počítaní na linách se nepoužívaly žádné „skutečné“ mince, ale takzvané početní feniky. Ty neměly žádnou reálnou hodnotu a sloužily čistě jako početní pomůcka.

K Adamovi Riese:

„aby každý mohl s chutí a radostí porozumět počtářškému umění*“

Motto matematika a početního mistra Adama Riese (1492–1559)

Adam Riese rozšířil znalosti o počtářském umění především prostřednictvím jeho počtářských knih, které psal v němčině. Ries vycházel z klasického počítání na linách a rozšíříl ho o „moderní“ apekty, například o indicko-arabská čísla, pero a papír.

Obrázky:

Jediný exemplář třetího vydání prvního počtářské knihy svého druhu

© Adam-Ries-Bund e. V. / Adam-Ries-Museum Annaberg-Buchholz

Jediný uchovaný portrét Adama Riese na jeho třetí počtářské knize „Practica“ z roku 1550

© Adam-Ries-Bund e. V. / Adam-Ries-Museum Annaberg-Buchholz

K Johnu Napierovi:

„Pro matematickou praxi není nic nepříjemnějšího …. než násobení a dělení velkých čísel a z nich pak druhá a třetí odmocnina … Začal jsem proto přemýšlet …, jak bych mohl tyto potíže odstraňit*.“

John Napier (1550–1617), skotský matematik a přírodovědec

Napier zdokonalil téměř současně jako Švýcar Jost Bürgi (1558–1632) koncept logaritmů, který byl znám již od raného období v Indii. Na základě toho konceptu vyvinul novou početní pomůcku Napierovy kostky, které podstatně usnadňily násobení a dělení velkých čísel.

Obrázky:

John Napier (1550–1617), skotský matematik a přírodovědec

V roce 1614 popsal Napier logaritmy v knize „Mirifici Logarithmorum Canonis Descriptio“.

Exponáty:

Napierovy kostky, Anglie kolem roku 1700

Zapůjčitel: Mathematisch-Physikalischer Salon, Staatliche Kunstsammlungen Dresden

Facts & Figures:

Na principu Napierových kostek pracoval i první mechanický početní kalkulátor, takzvané „Počítací hodiny“, které sestrojil Wilhelm Schickard. > viz část výstavy Interface

Logaritmy je například možné nahradit násobení méně náročnějším sčítáním. Logaritmy navíc matematicky elegantním způsobem popisují jevy, jako například spirálu šnečí ulity.

Logaritmické tabulky byly po staletí důležitou početní pomůckou. Teprve v 60. letech byly na německých školách nahrazeny logaritmickým pravítkem.

K portrétu Williama Oughtreda:

William Oughtred (1574–1660), anglický matematik* a farář

William Oughtred se proslavil vynálezem kruhového logaritmickéhlo pravítka, o kterém v roce 1632 publikoval knihu. Pravítko s pohyblivým šoupátkem zavedl Robert Bissaker v roce 1654 a Seth Patridge v roce 1657. Oughtred byl navíc prvním matematikem, který označil Ludolfovo číslo jako π.

Titulní strana letáku firmy ARISTO – „Sdělení pro prátele domu Dennert & Pape – Hamburg“ (1954)

1624 – deset let po Napierově logaritmickém konceptu, vyvinul anglický teolog a matematik Edmund Gunter (1581–1626) nejprve logaritmické pravidlo s logaritmicky uspořádanou stupnicí. Průkopníckým vynálezem zůstalo však Oughtredovo logaritmické pravítko. Teprve v 60. letech minulého století byly logaritmická pravítka nahrazena kapesními kalkulačky.

Exponáty:

Logaritmické pravítko Meissner Multi (VEB Mantissa Dresden, kolem roku 1970)

Logaritmické pravítko REISS Darmstadt (VEB Mess-und Zeichengerätebau Bad Liebenwerda, 70. léta)

Logaritmické pravítko ARISTO BISCHOLAR (Firma Aristo-Werke Dennert & Pappe, 1974)

Kruhové logaritmické pravítko CONCISE NO. 300 (Firma Concise Co., LTD Tokyo, kolem roku 2008)

Kruhové logaritmické pravítko CONTROLLER (Firma Nestler, kolem roku 1965)

Zapůjčitel: Dr. Zülke, Hoyerswerda

Facts & Figures:

James Watt použil logaritmické pravíko ke konstukci parního stroje. Také výpočty pro Golden-Gate-Bridge v San Franciscu se bez logaritmického pravítka nemohly obejít. Dokonce i při misích programu Apollo letělo pravítko s americkými astronauty do vesmíru.

K posunovači čísel:

Posunovač čísel „Produx Record M“ firma Record, NDR kolem roku 1968

Cena: 17,40 marek

Posunovač čísel „Addiator Duplex“ firma Addiator Rechenmaschinenfabrik, C. Kübler, Berlin, kolem roku 1955

Zapůjčitel: Dr. Zülke, Hoyerswerda

Posunovače čísel patřily ve 20. století k velmi oblíbeným, lehce obsluhovatelným a cenově výhodným početním pomůckám. Posunovače vzešly z vynálezu francouzského univerzálního učence Clauda Perraulta (1613–1688). Kolem roku 1850 byl v Rusku tento vynález pro sčítání a odečítání zdokonalen a určen pro sériovou výrobu.

Počítačí stroje

K Leibnizovi:

„Je nedůstojné, aby znamenití lidé ztrácely čas otrockými výpočty, protože výsledky si při použití stroje* dokáže zapsat i prostý člověk.“

Univerzální učenec Gottfried Wilhelm Leibniz (1646–1716)

Početní kalkulátory existovaly již před Leibnizem. Známy jsou například Schickardovy „Počítací hodiny“ z roku 1623 a „pascalina“ Blaise Pascala z roku 1645. Leibniz však vyvinul nové funkční principy, se kterými mechanické kalkulárory počítaly až do vynálezu počítače a dokonce i poté: k těmto principům patřilo: ozubené kolo s přestavitelnými zuby a ozubený válec. „Myslím, že jsem konečně našel bezpečný a jednoduchý způsob, který zabírá také méně místa …“

Leibnizova poznámka k ozubenému válci* na rukopisu ze dne 8.5.1682

1673 představil Leibniz v Londýně svůj první početní kalkulátor. Tři ze čtyř jeho kalkulátorů pracovaly na principu ozubeného válce. Zbývající kalkulátor, takzvaný „Pařížský model“ z roku 1675, využíval ozubené kolo jako paměťový prvek. Ozubené kolo vyvinul Leibniz a italský matematik Giovanni Poleni (1683–1761) takřka součásně a nezávisle na sobě.

Obrázky:

Leibnizovy nákresy k ozubenému válci ze dne 08.05.1682

Leibnizův mechanický početní kalkulátor „Krokový kalkulátor“ pracující na principu ozubeného válce (replika z roku 1988)

Leibnizova skice ozubeného kola, před rokem 1676

Giovanni Poleni (1683–1761), italský matematik*

* Poleni a Leibniz patří k vynálezcům ozubeného kola.

Poleniho skice ozubeného kola (1709)

Patent ozubeného kola od Willgodta Theophila Odhnera, 1891

V druhé polovině 19. století začala průmyslová výroba kalkulátorů. Princip ozubeného kola konkuroval principu ozubeného válce. Švéd Willgodt Theophil Odhner (1845–1905) si nechal své ozubené kolo 1878 v USA a 1891 ve Švýcarsku patentovat. Přístroje, které pracovaly na principu „Odhnerova kola“ byly velmi robustní a používaly se až do 80. let 20. století.

Popis kalkulátoru Brunsviga 13RK – s Odhnerovým ozubeným kolem, 50. léta 20. století.

Německá společnost Grimme, Natalis & Co. z Braunschweigu získala Odhnerovu licenci na výrobu Odhnerových kalkulátorů. Z tohoto důvodu pracoval i přístroj Brunsviga 13RK na principu ozubeného kola.

Exponáty:

Kalkulátor Brunsviga 13 RK vyráběný společností Grimme, Natalis & Co. z Braunschweigu, kolem roku 1950

V Německu byl tento kalkulátor jeden z nejoblíbenějších a byl vyráběn až do konce 60. let.

K portrétu Charlese Xaviera Thomase de Colmara (hlavní postava v audioprůvodci):

Charles Xavier Thomas de Colmar (1785–1870), francouzský vynálezce*

Poté, co Thomas opustil vojenskou službu, stal se hlavním akcionářem jedné pojišťovací společnosti. Výpočty pojistných událostí ho dovedly až ke stavbě vlastního počítacího kalkulátoru. 1820 si nechal svůj první model, takzvaný „Arithmomètre“ patentovat.

Thomasův-Arithmometr / skice z patentu

Skice z patentu ze dne 18.11.1820 popisuje funkční principy Thomasova-Arithmometru

Na principu ozubeného válce pracující Thomasův-Arithmometr byl určen pro všechny základní početní operace. Kolem roku 1850 byl Arithmometr první průmyslově vyráběný kalkulátor vůbec. Až do roku 1878 bylo v Thomasově továrně vyrobeno asi 1.500 strojů.

Facts & Figures:

V listopadu 2013 byl Thomasův-Arithmometr (údajně z roku 1835) – vydražen v aukčním domě v Kolíně nad Rýnem za 233.000 euro.

K Burkhardtovu-Arithmometru:

Burkhardtův-Arithmometr byl vyráběn v letech 1876-1878 v saské Glashütte. Jeho součástí bylo šestimístné pole pro zadávání čísel, šestnáctimístné pole pro výsledek a pole pro počet otočení. Vnitřek kalkulátoru je vyroben z oceli a mosazi a jeho obal ze dřeva. Zapůjčitel: Mathematisch-Physikalischer Salon, Staatliche Kunstsammlungen Dresden

Patent se skicí Arthura Burkhardta

1878 založil Arthur Burkhardt (1857–1918) v Glashütte (Sasko), první továrnu pro výrobu mechanických početních kalkulátorů.

Ta vyráběla i takzvaný Burkhardtův-Arithmometr, který vzešel z Thomasova-Arithometru a fungoval také na principu ozubeného válce.

Ke Curtě

Mechanická kapesní kalkulačka Curta typ I. – částečně demontovaná v kufříku (kolem roku 1950)

Zapůjčitel: Technische Sammlungen Dresden

Mechanická kapesní kalkulačka typ II. (konec 50. let)

Zapůjčitel: Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin

Rakušan Curt Herzstark (1902–1988) vyvinul nejmenší mechanický kalkulátor na světě. V roce 1943 byl jako „Položid“ deportován do koncetračního tábora Buchenwald. Tam byl nucen sestrojit malý kalkulátor „Liliput“, který měl být vůdci věnován jako dárek ke „konečnému vítěžství“.

Facts & Figures:

Curta byla také u dvou expedicích na Mount Everest – a pomohla dobýt horu i po matematické stránce.

Vitríny/modely:

Ozubený válec je válec s devíti žebry různé délky. Žebra zapadají do posuvného kola s deseti zuby. Čísla jsou zadávána otočením klikou ozubeného válce. V závislosti na tom, kde je ozubené kolo umístěno, uchopí počet žeber ozubené kolo.

Aby bylo možné zadat číslo 9, nastaví se ozubené kolo tak, aby všech 9 žeber zapadalo do ozubeného kola. Počítací kolo pak zobrazí číslo 9 jako výsledek.

Předvádějící model s ozubeným válcem (z početního kalkulátoru)

Zapůjčitel: Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin

U ozubeného kola lze pomocí nastavovací páky nastavit určitý počet zubů od čísla 1 až 9. Poté jsou zuby kola vysunuty. Otočením klikou kola ve směru hodinových ručiček zapadají vysunuté zuby do dalšího ozubeného kola, kde je číslo uloženo do paměti. Pokud chceme sčítat, budeme stejně postupovat i při zadávání druhého čísla. Výsledek bez přenosu je zobrazen v paměti tohoto modelu.

Funkční model ozubeného kola s přestavitelnými zuby

Dotýkání a vyzkoušení modelu je vítáno!

„Funkční model ozubeného kola s přestavitelnými zuby“

Sčítání s ozubeným kolem

Před sčítáním je důležité nastavit model do výchozí polohy:

Výsledkové pole musí být otočením hvězdičky nastaveno na číslo 0 (1).
Klika (2) otáčívého kola (3) musí být správně zasunuta.

Na ozubeném kolu (4) se nastaví číslo, které chceme sčítat. Přitom je vysunut odpovídající počet zubů (5). Lehkým vytažením kliky (2) se otáčivé kolo (3) uvolní a poté musí být jednou otočeno ve směru hodinových ručiček. Tím je číslo uloženo do paměti (6). Následně zadáme na ozubeném kolu (4) druhé číslo ke sčítání. Dalším otočením kliky kola (3) je i druhé číslo vysunutými zuby uloženo do paměti (6). Tam se nachází výsledek bez přenosu.

Početní pomůcky v sérii

Vitrína:

Mechanické početní kalkulátory

Zpočátku byla výroba kalkulátorů s ozubeným válcem mnohem snadnější. Ve 20. století byly přístoje s ozubenými koly na trhu cenově výhodné, kompaktnější a snadnější k údržbě. Ozubený válec měl oproti prvním elektronickým počítačům tu výhodu, že mohl být pomocí motoru velmi rychle otáčet. U ozubeného kola muselo být pohybováno výrazně větší hmotností.

Na začátku 20. století byly rozšířeny levné sčítací přístroje, které zvládaly pouze sčítání a odečítání. Drahé třífunkční přístroje dokázaly také násobit a čtyřfunkční stroje dokonce i dělit.

Exponáty:

Početní kalkulátor Brunsviga 10 (Grimme, Natalis & Co. Braunschweig, kolem roku 1940)

Početní kalkulátor Triumphator CN (VEB Triumphator-Werk Rechenmaschinenfabrik Leipzig-Mölkau, kolem roku 1953)

Početní kalkulátor DARO Ascota 314 (VEB Secura-Werke Berlin, 70. léta)

Početní kalkulátor Olympia 192-060 (Olympia-Werke AG. Wilhelmshaven, 50. léta)

Účtovací stroj Wanderer Continental 700 (Wanderer-Werke-Chemnitz, 30. léta)

Početní kalkulátor NISA AK5 (Národní podnik Nisa in Proseč u Liberece/Československo, kolem roku 1970)

Početní kalkulátor Cellatron R43 SM (Mercedes-Büromaschinen-Werke A. G./Zella Mehlis/Thür, 60. léta)

Digitální umění

Digitální umění se pohybuje na rozhraní mezi digitálem a analogem, virtualitou a skutečností, člověkem a strojem.

Zahrnuje přitom všechny umělecké formy, které vznikly pomocí počítače nebo které počítač umožnil.

Počátky tohoto umění formovaly především vědci, kteří se pokoušeli o grafické zobrazení různých matemiatických úloh.

Žákovský projekt: Lidé jako počítače

Počítač jako označení pro elektronické početní zařízeníse prosadilo teprve v 50. letech 20. století.V anglické jazykové oblasti byl termín „počítače“,označení pro skupinu lidí, kteří pracovně počítali.Také němečtí „Rechenknechte“ – česky „početní otroci“ pracovali pro velké společnosti nebo soukromé osoby, kde bylo počítáníspojeno s velkým úsilým – používaly se dobové početní pomůcky.Dnes je výpočetní technika zastoupena takřka ve všech oblastechkaždodenního života a transformuje tak lidi opět na počítače.

Včera počítali lidé – a dnes?

RELÉ

Elektromagnetický spínáč – relé se skládá z cívky s feromagnetickým jádrem. Pokud protéká elektrický proud, vzniká magnetické pole a spínač / kotva se uzavře.

Exponáty:

Malé a velké relé

>>> více u naší taktové kliky v části muzea Mainboard

Úkoly

Zapínač, vypínač přepínač; zesilovač

Výhody

> levná součástka

> necitlivost vůči elektrickému proudu a napěťové špičce

> bezpotenciálové dělení (bez napětí, bezproudové)

> jednoduchá konstrukce

Nevýhody

> pomalá rychlost

> velké rozměry

> hluk při přepínání

Využití

např.:

> počítač Z3

> počítač OPREMA

> počítač Mark I

Facts & Figures:

Jméno je odvozeno z francouzského slova „relayer“ – „odloučit od práce“ (kdysi při výměně koní na poštovních stanicích).

Nefunguje-li počítač (program) správně, je často na vině takzvaný „bug“ (anglické označení pro hmyz, popř. „havěť“). Spojení tohoto označení s počítačem je připisován americké programátorce Grace Hopper. Právě od ní pochází poznámka v přihlašovací knize ze dne 9.9.1945 (ve skutečnosti 1947), kdy můra v relé způsobila poruchu počítače Mark II. Do přihlašovací knihy Hooper zapsala tuto poznámku: „First actual case of bug being found.“, česky: „první skutečný případ zjištění chyby. “

Portrét:

Joseph Henry (1797–1878), americký fyzik

„Elektrický proud a magnetizmus* změní svět.“

1835 vynalezl Henry elektromagnetické relé. Bez této součástky by nebylo možné ani jednoduché přepínání elektrického proudu, ani využití telegrafie na velké vzdálenosti – nemluvě o prvních počítačích.

Obrázky:

Počítač Z3 – replika z roku 1961

Počítač Oprema 1955

ELEKTRONKA

Je aktivní elektrická součástka. Ve své nejjednodušší formě jako „dioda“ se elektronka skládá z vyhřívané katody (žhavé katody) a anody. Katoda uvolňuje záporně nabité elektrony, které jsou kladnou anodou přitahovány. Tento proud elektronů může být regulován takzvanou mřížkou, která je umístěna mezi katodou a anodou.

Exponáty:

Elektronkový počítač ANITA Mk IX (Bell Punch Company Uxbridge, 1961)

Zkoušeč elektronek Funke W18 (Max Funke – Messgerätenbau Weida, kolem roku 1947)

Elektronky různých typů a značek

>>> více u naší taktové kliky v části muzea Mainboard

Úkoly

Spínač, zesilovač signálu

Výhody

> rychlost a ovladatelnost

> mnohém nižší „spínací hmotnost“ a

> mnohem vyšší „přepínací frekvence“ než relé

Nevýhody

> omezená životnost > vysoké opotřebení

> nutné žhavení > spotřeba energie/výdej tepla

> citlivost vůči vibracím, křehká skleněná baňka

> velké rozměry

> vysoká cena

Využití

např.:

> počítač Atanasoff-Berry

> počítač ZRA1

> počítač Z22

> počítač Colossus

> počítač ENIAC

Facts & Figures:

Označení dioda pro nejjednodušší elektronku je odvozeno z řeckého slova dyo (dva) a elektroda. Trioda pak od řeckého tria (tři) + elektroda atd.

Elektronky jsou i v dnešní době využívány v mnoha odvětvích. Například v oblasti High-End-audio se elektronky používají jako zesilovače. Také znalci elektrických kytar a baskytar oceňují charakteristický zvuk elektronek.

TRANZISTOR

Elektronický polovodičový prvek – tranzistor se skládá ze tří vstev: emitoru z polovodičového kovu (křemík), ve kterém se nachází atomy s přebytečnými elektrony a stejně „dotovaný“ kolektor na protilehlé straně. Ve středu se pak nachází báze s atomy s nedostatečným počtem elektronů. Na základě rozložení nábojů se tento tranzistor označuje jako NPN (negativní-pozitivní-negativní). Opačný druh NPN tranzistoru se označuje jako PNP.

Exponáty:

Tranzistory různých typů a značek

Zabudované tranzistory Valvo OC23 na modulu počítače Z23

>>> více u naší taktové kliky v části muzea Mainboard

Úkoly

Spínač, zesilovač signálu

Výhody

> výkonnější > přesné stanovení spínací doby a vysoká přepínací frekvence

> robustnější

> levnější

Nevýhody

> citlivost vůči napěťové špičce mezi kolektorem a emitorem

> miniaturizace tranzistorů má své hranice > viz Moorův zákon v části muzea Interface

Využití

např.:

> počítač Tradic

> počítač Mailüfterl

> počítač Siemens 2002

> dnešní počítače

Facts & Figures:

Slovo tranzistor je smíšenina z anglických slov transfer resistor (přenosový odpor), který svou funkcí odpovídá regulovatelnému elektrickému odporu.

Tranzistory jsou nejvíce vyráběnou součástkou v historii lidstva.

Do roku 1947 vyvinuly američtí fyzici John Bardeen, Walter Brattain a William Shockley v Bellových laboratořích první funkční bipolární tranzistor. Za tento vynález získali Nobelovu cenu za fyziku. Není moc známo, že nezávisle na tomto objevu, tařka současně také dva němečtí fyzici Herbert Mataré a Heinrich Welker vynalezli a začali ve Francii se stavbou funkčního tranzistoru.

Jak počítač počítá?

Čistá místnost

Pro vývoj dnešních počítačů hrál vynález integrovaného obvodu velmi důležitou roli. Jednalo se o myšlenku umístění všech počítačových prvků na jeden čip.*: aritmetickou a řídicí jednotku, různé paměti …

Z křemíkového monokrystalu jsou vyřezávány tenoučké kotouče (wafery). Takzvané masky ulehčují modelovaní určitých struktur na mikročipu: Pro tranzistorové struktury definují napřiklad, kam budou naneseny ionty bóru nebo fosforu pro negativní a pozitivní vodivé oblasti. Masky kabelového zapojení pak určují, kde mají být příkoby v izolárotu leptány nebo plněny mědí. Od surového waferu k jeho finální podobě je zapotřebí více než 1000 kroků. Následně z nich vznikají jednotlivé čipy.

Portrét:

Jack Kilby (1923–2005), americký inženýř (uprostřed) s kolegy ze společnosti Texas Instuments v Dallasu (počátek 60. let)

„Je pravda, že původní myšlenka* byla ode mě, ale to co teď vidíte, je práce asi několika desetitisíc nejlepších inženýrů světa, kteří se koncentrovali na vylepšení tohoto produktu …“

Kilby patří společně s Robertem Noycem k vynálezcům intergrovaného obvodu – za který v roce 2000 obdržel Nobelovu cenu za fyziku – a je dnes označován za „otce mikročipu“.

Portrét:

Robert Noyce (1927–1990), americký fyzik* se svým integrovaným obvodem (1959)

Noyce vyvinul první monolitický integrovaný obvod – elektrický obvod na silikonové desce o velikosti lidského nehtu.

Facts & Figures:

První integrovaný obvod Jacka Kilbyho z roku 1958 se skládal ze 4 tranzistorů a 4 kondenzátorů. 1958 se také Robertu Noyceovi podařilo na „čip“ umístit několik tranzistorů, diod a rezistorů. V roce 1970 dosáhl počet tranzistorů na jednom čipu 2.000, 1981 pak 450.000 a 2018 už 50.000.000.000 kusů.

Miniaturizací počítačových součástek a mikročipů, klesaly také spínací časy a počítače se staly rychlejšími. Logické moduly mohly být poté vyráběny na montážní lince, což značně snížilo i výrobní náklady.

Dnes (2018) mají nejmenší struktury na čipu velikost 7 nanometrů. Lidský vlas má v průměru asi 60.000 nanometrů.

Od garáže k velmoci – Tak počítáme dnes!

„Mikro“ se stalo heslem pro novou éru:Mikroprocesor, mikročip, mikropočítač …„Miniaturizace počítačů“ s sebou přineslanové příležitosti. Pro uživatele, pro povolání i volný čas …A pro garážové společnosti, ze kterých se staly giganti.

Koláž dnešních povolání:

pilot/letectví

diskžokej (Dj)

meteorolog

automechanik

žák

bankéř

technik

lékař

A zítra?

„Nula nebo jednička? Obojí!*“

Gero von Randow, Zeit Online, 2014

Dnešní počítače jsou založeny na elektronických součástkách, které jsou přepínány mezi dvěma stavy elektrického napětí. Oproti tomu jsou kvantové počítače založeny na chování konstrukčních prvků, které neustále mění svůj stav – nikoliv však okamžitě. Ty se takřečeno současně nachází v překrývajícím stavu. S těmito počítači je možné okamžité vyhledávání obrovských množství dat.

Obrázky:

D-Wave 2000Q

Mikročip počítače D-Wave 2000qubitů – tento procesor je označován jako Quantum Processing Unit nebo zkráceně QPU.

„Kryogenní lednička“ – kryogenní chlazení kvantového počítače héliem nebo dusíkem. Mikročip je uvnitř „ledničky“ pravidelně chlazen.

Discover Supercomputer 3 – Nasazení u NASA pro simulace klimatu

Pozor: Tady se počítá!

VEB Robotron / dnes Robotron Datenbank-Software GmbH

Společnost založena: 1969 (NDR) / nové založení 1990

Firma dnes pracuje převážně v oblasti vývoje softwaru.

Roční obrat: 43,8 mil. euro (2017)

Citát firmy: „Pobybovat daty“

Obrázky:

Příklad využití zařízení RoboGate

Exponáty:

RoboGate

RoboGate je využíván k monitorování průmyslových systémů. Pomocí inteligentních senzorů a algorimů lze v reálném čas vyhodnotit chyby produktu nebo odchylky výrobního procesu.

Microsoft Corporation

Společnost založena: 1975 – zakladatelé Bill Gates a Paul Allen

Mezinárodní výrobce softwaru a hardwaru – jedna z nejvýznamějších společností a největší vývojář softwaru na světě.

Roční obrat: 89,95 mld. $ (2017)

Citát Billa Gatese, zakladatele společnosti Microsoft, 2002

„Myslím, že to nejlepší v mé kariéře by to, že jsem mohl být součástí softwarové revoluce. Můžete jít do školy kdekoliv na světě a uvidíte, jak se tam používají počítače a to samé platí i o nemocnicích. Jsou to nástroje, kterými lze sdílet informace, dosáhnout lepších podmínek a docílit pokroku.“

Exponáty:

Příručka: Začínáme se systémem Microsoft Windows 98

Apple Inc.

Společnost založena: 1976 – zakladatelé Steve Jobs, Steve Wozniak a Ron Wayne

Jedna z nejznámějších firem na světě. Vývojář a výrobce osobních počítačů, uživatelského softwaru a zabavné elektroniky.

Roční obrat: 229, 934 mld. $ (2017)

Citát Steva Jobse: „Je velmi obtížné, aby marketingové skupiny vytvářely nové produkty. Lidé často nevědí, co vlastně chtějí, dokud jim to sám neukážete. “

Exponáty:

Apple TV, 3. generace, 2012

Je set-top box pro připojení k televizi nebo počítači. V porovnání s první generací Apple TV došlo k jeho viditelnému zmenšení. Procesor Apple A5 pak umožňoval přehrávání filmů v HD kvalitě.

Mac mini, 2. generace, 2006

Přenosný minipočítač obsahuje procesor Core Solo T1200 s 1,5 GHz a jeho kapacita paměti činí 60 GB. Přístroj se vyznačuje velmi nízkým šumem a vyváženou správou napájení.

Apple Magic Mouse, 2009

Jedná se o optickou myš s vícedotykovým povrchem a bezdrátovým přípojením Bluetooth. Zajímavý je také její design. Myš je také velmi lehká a snadno ovladatelná.

ATARI Inc. / dnes Atari SA

Společnost založena: 1972 – zakladatelé Nolan Bushnell a Ted Dabney

Vývojář a výrobce zabavné elektroniky a počítačových her.

Roční obrat: ‎15,4 mil.euro (2016/2017)

Citát Nolana Bushnella, spoluzakladatele společnosti Atari:

„Ultimativní inspirací je deadline.“

Exponáty:

Atari Portfolio, 1989

S přenosným a všestranně použitelným 16bitovým počítačem mohl uživatel počítat, psát a spravovat svá data. Jeho součástí byla také paměťová karta s kapacitou 64 kB. Hmotnost zařízení je poměrně malá, váží asi 500 gramů. V Německu byl tento kapesní počítač nabízen k prodeji za 999 západních marek (DM).

Hra Captain Blood

Francouzská počítačová hra od společnosti ERE Informatique byla napsána pro počítač Atari ST. Hra byla později přizpůsobena i pro další typy počítačů. Hudba pochází od francouzského skladatele Jeana-Michela Jarreho, který je považován za průkopníka elektronické hudby.

Obrázky:

Schreenshot ze hry Super Mario Oddysey pro Nintendo Switch

Exponáty:

Nintendo Switch Konsole

Zapůjčitel: Nintendo®

Google LLC. /mateřská společnost Alphabet Inc.

Společnost založena: 1998 – zakladatelé Larry Page a Sergey Brin

Internetový vyhledávač Google je nejnavštěvovanější internetová stránka na světě. Google LLC. poskytuje i další služby jako například: Google Books, Gmail, Google Translate a Google Maps.

Roční obrat společnosti Alphabet Inc.: 110, 8 mld. $ (2017)

Citát Sergeye Brina, spoluzakladatele společnosti Google (2004)

„Řešení velkých problémů je jednodušší, než řešení malých problémů.“ Citát Larryho Page, spoluzakladatele společnosti Google (2006) „Lidé vždy předpokládají, že jsme s hledáním už skončili. To je ale opravdu daleko od reality. Pravděpodobně jsme ušli asi 5% cesty. Chceme vytvořit špičkový vyhledávač, který dokáže rozumět úplně všemu. Někteří lidé by ho označili za umělou inteligenci. “

Obrázky:

Vyhledávač Google

Screenshot ze dne 5.9.2018

Tesla Inc.

Společnost založena: 2003 – logo firmy vychází ze skice vynálezce Nikoly Tesly.

Firma pracuje na poli automobilového a solárního průmyslu, popř. skladování energie. Tesla patří v oblasti autonomního řízení a elektromobility k nejvýznamněším průkopníkům.

Roční obrat: 11,76 mld. $ (2017)

Citát Elona Muska, zakladatele společnosti Tesla

„Nezakládám společnosti, abych zakládal společnosti, ale abych vyřídil konkrétní věci.“

Robert Bosch GmbH

Společnost založena: 1886 – zakladatel Robert Bosch

Výrobce domácích spotřebičů a průkopník v oblasti autonomního řízení

Roční obrat: 78,1 mld. euro (2017)

Citát Roberta Bosche:

„Raději ztratit peníze než důvěru.“

Obrázky:

Autonomní řízení

Algoritmus vládne světu

Internet? Je informační svět budoucnosti!Vyhledávače? Jsou vstupní brány do tohoto světa.Hledání určitých informací často končí obrovským množstvím vyhledaných dat.

Zde vstupuje do hry vyhledávací algoritmus, základní programrůzných vyhledávačů jako Google, Yahoo! nebo Bing.Ty dodávají pro odpovídající hledané výrazy (klíčová slova)výsledky na stránkách vyhledávače (SERPs). Ty jsou poté podleurčitých faktorů vyhodnoceny a uspořádány.

Obrázky:

Obrázek vyhlédávacího algoritmu – krok za krokem k cíli

Facts & Figures:

PageRank od společnosti Google je dnes nejdůležitějším vyhledávacím algoritmem na světě. Ten kontroluje příslušnost, strukturu odkazů a důležitost výsledkových webů – krátce řečeno: měří počet stránek, na které je odkazováno a ty pak následně upřednostňuje. S aktualizací takzvaného Hummingbird (kolibříkového algoritmu) z roku 2013, by měl vyhledávač také umět rozpoznat kontext vyhledávaných pojmů.

Označení algoritmus pro přesně definované početní metody, popřípadě obecné postupy, vychází z knihy učence Al-Chorezmího (kolem 780 – mezi 835 a 850).

Facts & Figures:

Pro každý počet desek existuje vždy pouze jedna nejkratší cesta – tedy algoritmus jako jasné pravidlo pro vyřešení učitého problému. Jelikož se tento problém dá pomocí počítačového programu vyřešit již na několika málo řádcích, jsou hanojské věže klasickým příkladem pro „strojově podporované“ řešení problémů.

Hanojské věže

Podle legendy stojí v jednom indickém chrámu vež, která je složena ze 64 zlatých desek. Mniši dostali za úkol přemístit všechny desky na jiné místo.

Během toho se však musí řídit třemi pravidly.

Zaprvé: Vždy může být přemístěna pouze jedna deska.

Zadruhé: Existuje jedna pomocná hromádka, na kterou je možné desky dočasně odkládat.

Zatřetí: Větší desky nesmí být v žádném případě pokládány na menší.

Až bude věž přemístěna, bude nejspíš konec světa.

Vyzkoušej si to!

Početní laboratoř

Počítání s Triumphatorem

Představ si, že jsi v roce 1924 a pracuješ ve velkém sálu, kde všichni počítají. Náhodou se ti dostane do rukou účet zeměměřiče z roku 1620 a rozhodneš se pomocí kalkulátoru Triumphator ověřit jeho správnost.

9427 x 4578

NÁSOBENÍ

Krok 1 Uveď kalkulátor pomocí klik (1, 2 a 3) do výchozí polohy!

Krok 2 Nastav v poli pro zadávání čísel (4) číslo 9427!

Krok 3 Vynásob jednotlivá místa druhým číslem. Začni nejprve jednotkami (8)! Vytáhni kliku (5) a otoč s ní 8krát ve směru hodinových ručiček.

Krok 4 Poté musíš zatlačit posuvné pole (3) o jedno místo dozadu. Přitom se pole posune na místo s desítkami. Teď otoč klikou (5) 7krát ve směru hodinových ručiček. V poli s počtem otočení (6) si můžeš ověřit, kolikrát jsi klikou otočil.

Krok 5 Zatlač posuvné pole (3) opět o jedno místo dozadu. Nyní by se mělo pole posunout na místo se stovkami. Pak otoč 5krát klikou (5).

Krok 6 Zatlač posuvné pole (3) opět o jedno místo dozadu. Teď by se pole posunulo na pozici s tisíci. Otoč čtyřikrát klikou (5).

Krok 7 Pokud jsi všechno udělal správně, tak v poli s počtem otočení (6) najdeš druhé číslo 4578. Ve výsledkovém poli (7) je pak uveden správný výsledek.

Počítání na počítadle

Představ si, že jsi se vrátil do 5. století před Christem a právě se nacházíš na řeckém trhu. Tady kupuješ: 5 litrů olivového oleje za 134 drachmen a 100 gramů ovčího sýra za 7 drachmen.

Vypočítej na počítadle, kolik drachmen musíš za nákup zaplatit!

Klasické školní počítadlo se skládá z deseti řad. Na každé z nich se nachází 10 kuliček ke znázornění čísel 1 až 10 miliard. Ve výchozím stavu jsou všechny kuličky na levé straně počítadla.

SČÍTÁNÍ

Kuličkami na počítadle je možné znázornit různá čísla.

Například číslo 134 je na počítadle znázorněno takto:

číslo se kládá z jedné stovky, třech desítek a čtyřech jednotek.

Pokud chceš ke 134 přičíst číslo 7, musíš postupovat následovně:

Krok 1 Na řádku s jednotkami posuneš zbývajících 6 kuliček doprava.

Krok 2 Jelikož je řada plná, musíš provést přenos na řadě s desítkami. Posuň zde jednu kuličku zleva doprava.

Krok 3 Poté nezapomeň všech 10 kuliček na řadě s jednotkami posunout zpět doleva. Teď ještě musíš dát zbývající kuličku k pravé straně.

Krok 4 Pak na počítadle objevíš výsledek 141.

NÁSOBENÍ

Příklad: 6 x 4 není nic jiného než 6 + 6 + 6 + 6

Krok 1 Teď musíš číslo 6, čtyřikrát znázorňit. Pro násobení použij nejvyšší řadu jako pomocnou řadu a posuň zde čtyři kuličky k pravé straně.

Krok 2 Znázorni na počítadle číslo 6, tím že na řadě s jednotkami posuneš 6 kuliček doprava. Přesuň jednu kuličku z pomocné řady zpět doleva.

Krok 3 Pro další číslo 6, posuň na řadě s jednotkami zbývající 4 kuličky

doprava a proveď přenos na řadě s desítkami. Poté posuň všech 10 kuliček

na řadě s jednotkami doleva a pak zbylé 2 kuličky doprava.

Přesuň jednu kuličku z pomocné řady zpět doleva.

Stejným způsobem pokračuj i u kroku 4 a 5.

Krok 6 Nyní se ti na počítadle podařilo znázornit čtyřikrát číslo 6. Ověř si tvůj výsledek.

Teď si představ, že jsi ve starověkém Egyptě a musíš pomoci při stavbě pyramidy. Pro jednu stranu Cheopsovy pyramidy je potřeba asi 450.000 kamenů … > Použij počítadlo a spočítej, kolik kamenů budeš celkem potřebovat.

Počítání na linách

Představ si, že se v 16. století učís u známého mistra počtáře Adama Riese. Tvým úkolem je spočítat na linách 9+11.

Platí následující pravidla: V každém poli (vlevo a vpravo od svislé čáry) mohou být na každé vodorovné linii položeny maximálně čtyři feniky a v prostoru mezi liniemi maximálně jeden fenik. Každý fenik má hodnotu čísla vedle kterého se nachází: například 1, 5 nebo 10.

Krok 1

Pokud chceš znázornit číslo 9, musíš do levého pole položit čtyři feniky na linii s jednotkami a jeden fenik do meziprostoru čísla pět (4 x 1 + 1 x 5 = 4 + 5 = 9).

Krok 2

Pro znázornění čísla 11, položíš do pravého pole na linii s jednotkami jeden fenik a následně jeden fenik na linii čísla 10 (10 + 1 = 11).

Krok 3

Pokud chceš obě čísla spolu sečíst, posuneš feniky z pravého pole ve stejné pozici do levého pole.

Krok 4

Pak začneš odspoda nahoru: z pěti feniků na linii s jednotkami bude další jeden fenik v meziprostoru pro číslo 5. Ty lze převést a udělat z nich jeden fenik pro linii čísla 10. Teď si můžeš tvůj výsledek ověřit:

Dva feniky na linii s desítkami to dělá podle Adama Riese …

Počítání s logaritmickým pravítkem

Představ si, že jsi studentem střední školy v 60. letech minulého století. Kalkulačka ještě neexistuje a ty musíš logaritmickým pravítkem vyřešit úlohu 2 x 2 …

Krok 1 Vem si do ruky logaritmické pravítko. Pohybuj tělem ve středu pravítka – tzv. šoupátkem doleva a doprava. Můžeš ho i zcela vytáhnout z drážky, abys získal pro něj cit. Pohybuj běhounem sem a tam – to je ta část se svislými ryskami.

Krok 2 Najdi na pravítku stupnici C a D. Ty jsou velmi důležité a používají se k násobení a dělení.

Pamatuj si: Sčítání a odečítaní logaritmickým pravítkem není možné!

NÁSOBENÍ

Krok 3 Vyřeš na logaritmickém pravítku úkol 2 x 2. Najdi na stupnici D číslo 2 a na stupnici C číslo 1 a posuň šoupátko tak, aby byla obě čísla pod sebou. (krok 1).

Pak najdi na stupnici C číslo 2, což je druhý čínitel. Výsledek pak najdeš na stupnici D (krok 2).

K vyřešení této úlohy jsi určitě logaritmické pravítko nepotřeboval. Počítání na pravítku nefunguje pouze z celými čísly!

Krok4 Abys mohl správně vyřešit následující úkol 2 x 1,6, postuj stejně jako u úlohy 2 x 2. Pouze pak najdi na stupnici C číslo 1,6 a následně dojdeš na stupnici D k výsledku 3,2.

Počítání s Napierovými kostkami

Představ si, že v roce 1620 pracuješ jako zeměměřič a tvůj pán od tebe očekává, že mu vypočítáš, jak je jeho les velký. Naštěstí jsi slyšel o Napiérových kostkách, se kterými můžeš plochu lesa velmi rychle spočítat. Les je 9427 metrů dlouhý a 4578 široký. Celkovou plohu lesa vypočítáš tak, že obě čísla spolu vynásobíš.

Krok 1

Zapiš si čísla:

9427

x 4578

Krok 2

Znázorni pomocí Napiérových kostek první číslo 9427 (1).

Krok 3

Vytvoř součin čísel (4,5,7,8) pro číslo 9427. Začni přitom u posledního čísla 8 a propracuj se až k poslednímu číslu 4. Pokud chceš získat součin čísla 8, musíš odzadu sečíst všechna čísla v 8. řadě. Čísla v kosočtverci musí být sečtena a poté poznamenána.

Krok 4

Abys získal správný výsledek, musíš všechna čísla spolu sečíst (6).

Počítání na počítači KC 85

Představ si, že navštěvuješ školu v 80. letech minulého století a zrovna máš hodinu informatiky.

PROGRAMOVÁNÍ V BASICU NA POČÍTAČI KC 85/4

Po spuštění programu BASIC lze hned provádět příkazy v přímém režimu. Například příkaz CLS (Clear Screen) odstraní veškerý obsah z obrazovky. Vyzkoušej si to! Pokud má být v BASICU vytvořen po sobě jdoucí program, musí být příkazy psány jeden po druhém do vzestupně číslovaných řádků. Je lepší řádky nečíslovat jednotkami, ale raději použít vzestupná desítková čísla. To usnadňuje v případě potřeby „vložení“ dalších řádků.

BASIC-Program „ZUSE“

První jednoduchý program by mohl vypadat takto:

10 PRINT „Konrad Zuse 1910-1995“;SPC(3);

20 GOTO 10

RUN

Program je spuštěn příkazem RUN. Příkaz GOTO 10 na řádku 20 si vynutí nekonečný cyklus, ve kterém bude na obrazovce znázorněn následující text: „Konrad Zuse 1910-1995”.

Program je možné přerušit klávesou klávesou BRK (Break).

Program, který je v paměti lze zobrazit příkazem LIST. Příkaz NEW slouží k odstranění stávajícího programu.

Počítač KC85/4 nemá zabudován žádný interní pevný disk nebo podobné zařízení k záloze programů. Pokud je počítač zapnutý, program je uchován v pracovní paměti (RAM).

BASIC-Program „KRUHY“

Tento program kreslí na obrazovku kruhy na základě náhodných pozic, průměru a barev. Uživatel ovlivňuje průměr a počet kruhů, které může sám definovat.:

10 WINDOW 0,31,0,39 : PAPER 0 : CLS

20 INPUT „min. Radius:“ ;R1

30 INPUT „max. Radius:“ ;R2

40 INPUT „pocet kruhu:“ ;N : CLS

50 FOR I=1 TO N

60 X=320*RND(1) : Y=255*RND(1) : R=R1+(R2-R1)*RND(1)

70 CIRCLE X,Y,R,15*RND(1)

80 NEXT

RUN

Na řádku 10 je definován příkaz WINDOW pro kreslící okno a příkaz PAPER 0 definuje černou barvu pozadí. Řádky 20, 30 a 40 slouží pro vstup uživatelových dat. V rámci smyčky FOR-NEXT (řádky 50 až 80) jsou na řádku 60 příkazem RND (Random) vygenerovány náhodné hodnoty pro polohy a průměry kruhů. Příkaz CIRCLE na řádku 70 znázorňuje v kreslícím okně WINDOW náhodné kruhy v náhodných barvách.