Integrované obvody
Úvod
Objev integrovaného obvodu z roku 1958 se významně zasadil o rychlé rozšíření nejenom počítačů ale i všech zařízení využívající polovodičové součástky. Integrovaný obvod je elektrická součástka, která v sobě sdružuje mnoho jiných elektrických součástek jak polovodičových: tranzistory a diody tak i odpory atd.. Výhodou integrovaného obvodu je především miniaturizace a s ní zvýšený výkon, spolehlivost a nižší náklady na výrobu.
Vynálezem integrovaného obvodu došlo ke zmenšení nejenom počítačů ale i ostatních elektronických zařízení, do podoby jakou známe dnes. Pro pochopení tehdejší situace, která předcházela příchodu integrovaných obvodů, se musíme vrátit do období 2. Světové války, kdy byly položeny první základy počítačového oboru.
Počítače před integrovanými odvody
Prvními počítači byly stroje postavené z elektromagnetických spínacích součástek tzv. relé a elektro motoru všechny ostatní části byly čistě mechanické. Tato generace počítačů je označena jako: generace nula. Jejími zástupci jsou například Mark I z roku 1944, vyvinutý Howardem Aikenem. Myšlenka tohoto počítače vznikla na Harvardské univerzitě, ale realizován byl už pod záštitou firmy IBM. Mark I byl 17 metrů dlouhý a 2,5 metru vysoký obsahoval 750 tisíc součástek. Operace násobení trvala okolo šesti sekund a dělení zabralo deset sekund. Výpočetní výkon se pohyboval okolo 100Hz. Podobné počítače existovali také v Anglii nebo Německu. Důvodem konstrukce těchto obrovských strojů byly ryze vojenské, především se jednalo o výpočet balistických střeleckých tabulek používaných v námořnictvu.
Přestože vynález elektronky je starší než nultá generace počítačů její uplatnění při konstrukci počítačů se datuje, až od roku 1946, kdy vznikl první počítač jménem ENIAC. Konstrukčně se na něm podílel John von Neumann. Hlavní výhoda ENIACu oproti minulým počítačům spočívala v tom, že při změně výpočetních úloh se nemusel znovu tzv. „předrátovat“. Díky použití elektronek se výpočetní výkon počítače ENIAC zvýšil na 100 KHz. Nevýhoda této, první generace počítačů, byla v jejich konstrukci používající poruchové elektronky, které jsou energeticky náročné a vyžadují výkonné chlazení. Důvodem stavby těchto počítačů byla například konstrukce vodíkové bomby, kdy počítač z roku 1952 zvaný MANIAC provedl výpočet za deset hodin, který by jinak trval třem fyzikům tři měsíce.
Druhá generace počítačů, je již postavena z tranzistorů, které přináší výrazné zvýšení spolehlivosti a rychlosti. První zástupce této generace vznikl na univerzitě v Manchesteru v roce 1953. Zároveň se počítače, díky nástupu televize, dostaly do většího podvědomí veřejnosti. Miniaturizací výroby za použití tranzistorů vznikl začátkem 60. let první komerčně prodávaný 12 bitový minipočítač zvaný PDP-8.
Popis situace před vznikem integrovaného obvodu
Stále větší rozšiřování počítačů začalo předznamenávat, že bude důležité stavět počítače menší a rychlejší. Počítače se od generace nula rychle vyvíjí, avšak zlom nastává až v použití tranzistoru, který přináší ještě větší miniaturizaci a spolehlivost. Počítače nejsou již poptávány jen v armádě ale na univerzitách a výzkumných laboratořích. Dvě společnosti zabývající se výrobou elektronických součástek si uvědomují potenciál nového oboru a zasadí se o vytvoření inovace v podobě vynálezu integrovaného obvodu, jsou jimi Fairchild Semiconductor a Texas Instruments.
Zvnik integrovaného obvodu
John Kilby pracující v Texas Instruments objevuje roku 1958 myšlenku integrovaného obvodu, součástky, která spojuje velké množství jiných součástek především tranzistorů, diod, odporů apod. . Kilby však nebyl sám, kdo usiloval o další miniaturizaci, a proto téměř ve stejný čas přichází i Robert Noyce z firmy Fairchild Semiconductor s návrhem integrovaného obvodu. Robert Noyce však své integrované obvody navrhl vyrábět planární technologii, která je mnohem výhodnější pro hromadnou výrobu. Patentový spor, který se mezi těmito společnostmi rozhořel, byl ukončen tím, že Johnu Kilbymu bylo připsáno prvenství v objevu integrovaného obvodu a Robertu Noycovi byl udělen patent na výrobu integrovaných obvodů. Od roku 1965 je při konstrukci počítačů použito integrovaných obvodů, tyto počítače označujeme jako třetí generaci.
Pozdější vývoj
Společnost Texas instruments a Fairchild Semiconductor, ze které později vznikla společnost Intel, vyráběly zprvu integrované obvody pro kalkulátory. Počátkem 70. let se objevují i jiní hráči na trhu nabízející své vlastní typy kalkulátorů, jedná se o společnosti Casio, Sharp, Citizen, Hewlett-Packard. Intel se na poli osobních počítačů podařilo udržet a dnes patři k leaderům na trhu. Pravděpodobně k tomu přispěla řada inovativních rozhodnutí Roberta Noyce, počátkem 70. let se totiž rozhodl vyrábět dynamické paměti RAM a rovněž použít mikroprocesor s označením 4004 do kalkulátorů. Intel u výzkumu mikroprocesorů vydržel a typy, které následovaly po mikroprocesoru 4004 prodával již většině prodejců osobních počítačů (PC).
Závěr
Nejnovější objev společnosti Intel, ve výrobě mikroprocesoru, je tranzistor vyrobený revoluční 3D technologii. Tento objev můžeme považovat stejně tak důležitý jako vznik integrovaného obvodu výrobu mikroprocesoru.
Přestože společnost Texas Instrument počátkem 80. let patřila v U.S.A. mezi přední výrobce osobních počítačů, tak od jejich výroby opustila. Posledními jejími počítači byly notebooky TravelMate, ale know-how na jejich výrobu roku 1997 odprodala společnosti Acer. Společnost Texas Instrument nyní vyrábí mikročipy pro mobilní telefony.
Mikropočítače
Úvod
Stejně tak jak se vyvíjely počítače, tak se měnilo podvědomí o tom, co označuje mikropočítač. V 80. letech, kdy byly počítače mnohonásobně větší než teď, byl pojem mikropočítač užíván pro jejich menší protějšky. Nyní tímto pojmem můžeme označit počítače menší než stolní počítače, desktopy a notebooky. Mikropočítače mají společnou koncepci vnitřního uspořádání, která se skládá z mikroprocesoru, paměti a vstupně výstupních portů.
Vývoj významu mikropočítač
Poprvé slovo „microcomputer“ bylo použito již roku 1956 v povídce od autora sci-fi knih Isaca Asimova. Slovo bylo veřejností přejato a prvním mikropočítačem byl označen Altair 8800 z roku 1974 s procesorem Intel 8080 prodávaný jako stavebnice. Označení mikro bylo příhodné, protože jeho rozměry byly na tehdejší dobu tak „malé“, že se vešel na kancelářský stůl. V 80. letech začaly být tímto pojmem označovány počítače jako Apple II či Commodore 64.
Nové dokonalejší postupy výroby přinesly zmenšení součástek, a proto dnes označujeme mikropočítači jiná zařízení než dříve. Dnes to již nejsou počítače, které se svými rozměry vejdou na stůl ale mnohem menší zařízení známé jako mikrokontroléry tzv. jednočipové počítače, které jsou pro svou malou velikost a spolehlivost, používány v jiných větších zařízeních, kde plní opakující se jednoduché úkoly, nejčastěji časovače nebo řadiče. Nejznámější jsou mikrokontroléry PIC, postavené na Harvardské architektuře, programované jazykem symbolických adres assembler.
Nynější stav
Mnohem dokonalejší, než mikrokontroléry PIC, jsou čipy SoC (System on Chip), umožňují pracovat s velkým množstvím paměti a mohou obsahovat i několik CPU. Uplatnění našly v systémech, které požadují větší výkon a variabilitu zpracovávaných úkolů. Je to dosaženo tím, že kromě Harvardské architektury mohou být postaveny i Von Neumanovou architekturou. Najdeme je ve vestavěných systémech (embedded system) v bankomatech nebo mobilních telefonech (smartphonech) a automobilech.
Zdroje:
http://cs.wikipedia.org/wiki/Integrovan%C3%BD_obvod
http://businessworld.cz/veda-a-historie/historie-texas-instruments-2059
http://www.historie.sokolici.eu/30az50leta.html
http://cs.wikipedia.org/wiki/D%C4%9Bjiny_po%C4%8D%C3%ADta%C4%8D%C5%AF
http://businessworld.cz/cio-bw-special/robert-noyce-vynalezce-planarniho-integrovaneho-obvodu-8401
http://www.urel.feec.vutbr.cz/MPLD/PDF/soc_popis_test.pdf
http://cs.wikipedia.org/wiki/Mikropo%C4%8D%C3%ADta%C4%8D
http://en.wikipedia.org/wiki/Microcomputer
No comments:
Post a Comment