FAKULTA INFORMATIKY Masarykova univerzita PV109: Historie a vývojové trendy ve VT Základní části počítačů, paměti Luděk Matýska a Eva Hladká podzim 2021 Luděk Matýska a Eva Hladká • PV109: Historie a vývojové trendy ve VT • podzim 2021 FAKULTA INFORMATIKY I Masarykova univerzita Základní části počítače ■ Základní koncept počítačů najdeme už u analytických kaLkuLátorů (napr. Ch. Babbage). ■ Mezi hlavní části patří: ■ aritmetická (aritmeticko Logická) jednotka - zpracovává zadaná data a výsledky ukládá do paměti; ■ zařízení pro vstup a výstup - umožňují kontakt s okolím, zadávání dat a prezentace výsledků; ■ řídicí jednotka - řídí provádění sekvence instrukcí (programu); ■ paměť - pro uchování instrukcí, mezivýsledků i výsledků, vnitrni/vnejsi. ■ Termín procesor se obvykle nepoužíval. Luděk Matýska a Eva Hladká • PV109: Historie a vývojové trendy ve VT • podzim 2021 2/29 FAKULTA INFORMATIKY I Masarykova univerzita Rozdělení pamětí ■ Vnitřní paměti ■ Mechanické a elektromechanické paměti ■ Zpožďovací linky ■ Elektrostatické paměti (Willsonova trubice) ■ Feritové paměti ■ Paměti na bázi klopných obvodů ■ Voíatiínľvs. non-voíatiínľpaméí ■ Vnejsi paměti ■ Děrné štítky a pásky ■ Magnetické paměti (magnetické bubny, pásky, disky) ■ Optická média Luděk Matýska a Eva Hladká • PV109: Historie a vývojové trendy ve VT • podzim 2021 3/29 FAKULTA INFORMATIKY Masarykova univerzita Děrné štítky a pásky Používané od poloviny 17. století (viz 2. přednáška) téměř do konce 20. stoL. Různé formy (tvar i materiál) - štítky, pásky Problémy: ■ pásky se snadno trhaly, ■ většinou byl program na mnoha lístcích -nutné dodržet pořadí, ■ zdlouhavé zadávání. Výhody: ■ trvanlivost, ■ nízká cena. w •:::-';;f Zdroj: http://www.gym-karvina.cz ^V!Uŕfk ■ ď ■:] ■ ■ S1:] ■ 4 ■ j B E ■ 1 ! B 3L>:iJs'ifCi-' i.-iv=-.Tr 1 1 l l l lil l n u II n i n d|n o | 111111 i'M 11 rl 1111 IÍ!ÍJÍj|s.Ii.S2SIS ! □ j a 1 □ í □ s a a í a j a a ■ a «4> vyšší cena DRAM (Dynamic RAM) ■ konstrukčně jednodušší (tranzistor+kondenzátor) ■ náboj v kondenzátoru je nutné obnovovat, čtení je destruktivní V} -S »1— ; RAS I - T T I T T T _ T oAi oj t1 °M1 -- —f" LATCH D.O. (DATAOUTI T Hl STATE BUS Blok paměťových buněk v paměti DRAM Zdroj: http: //root. cz Luděk Matýska a Eva Hladká • PV109: Historie a vývojové trendy ve VT • podzim 2021 20/29 FAKULTA INFORMATIKY Masarykova univerzita Paměti typu ROM mm m ■ Ľ> PO Zdroj: http://cs.wikipedia.org Read Only Memory - pamet pouze pro ctení ■ Non-voLatiLní paměť, zpravidla predprogramovaná (maska používaná při výrobě) Používala se např. pro uložení firmware již od 60. let. ■ Různé typy ■ PROM - Programmable ROM (1956), programovatelná (pouze jednou) ■ EPROM - Erasable ZZPROM (1971), umožnila smazat program pod UV světlem ■ EEPROM - Electrically EPROM (1983), nebylo nutné paměťvyjímat z počítače ■ Flash - základ dnešních paměťových karet ■ Více o pamětech např. v PV094 - Technické vybavení počítačů (dr. Pelikán) //buiid-yoľr-ownPcomPuter net Luděk Matýska a Eva Hladká • PV109: Historie a vývojové trendy ve VT • podzim 2021 21 / 29 Zdroj: http: //futurlec. com FAKULTA INFORMATIKY Masarykova univerzita Magnetické paměti Princip: na médiu je nanesena feromagnetická vrstva, povrch je rozdělen na magnetické regiony (sub-mikrometrové velikosti). Čtení/zápis zajišťuje čtecí/zapisovací hlava (cívka). Non-volatilní paměť, zpravidla používané jako vnější úložiště dat Různé formy: Magnetický buben - původně operační, posléze i jako vnější paměť ■ Magnetické pásky ■ Magnetické disky Electric j current Demagnetizing .. field Magnetization Magnetic mediuir Luděk Matýska a Eva Hladká • PV109: Historie a vývojové trendy ve VT • podzim 2021 22/29 FAKULTA INFORMATIKY Masarykova univerzita Magnetické pásky Poprvé nasazeny u počítače UNIVAC 1 v roce 1951, hustota záznamu byLa 128 znaků na palec na 8 stopách. Hlavní záznamové médium vnější paměti u mainframů. 8bitové počítače používaly klasické magnetofonové audio pásky (kapacita cca 500 kB - 1 MB) Používané dodnes pro zálohu dat (páskový robot). Výhody: velká kapacita, přepisovatelné médium (na rozdíl např. od děrných štítků), vysoká životnost. Nevýhody: sekvenční prístup, řádově vyšší doba pro vystavení dat, přetržení pásky. Zdroj: http: //computersciencelab.com Luděk Matýska a Eva Hladká • PV109: Historie a vývojové trendy ve VT • podzim 2021 23/29 FAKULTA INFORMATIKY Masarykova univerzita Diskové paměti 8", 5,25" a 3,5" diskety Rotující pevný/pružný disk, pohyblivá čtecí hlava. Stopy jsou uloženy v soustředných kružnicích. Čtyři kategorie 1. disketové paměti (pružný disk) 2. diskové paměti s výměnným svazkem disků (používají se pevné disky, dnes prakticky bez významu) 3. diskové paměti s nevýměnným svazkem disků (klasické harddisky) 4. kazetové diskové paměti (pamětníci je většinou znají z výpočetních center) 8", 5.25", 3.5", 2.5", 1.8", a 1" pevné disky Zdroj: http: //en . wikipedia. org Luděk Matýska a Eva Hladká • PV109: Historie a vývojové trendy ve VT • podzim 2021 24 / 29 FAKULTA INFORMATIKY I Masarykova univerzita Optická média ■ První optický disk byL vynalezen již v roce 1958, původně analogové. ■ Kompaktní disky tak, jak je známe dnes, byly vyvinuty až roku 1979 (Sony+Philips). ■ Datová stopa ve tvaru spirály, začíná u středu. ■ Průměr média je 12 nebo 8 cm. ■ Čtení: Laserové světlo snímá povrch (prohlubně). ■ Zápis: Lisováním matrice při výrobě nebo Laserem do chemické vrstvy. ■ Nástupci: DVD (1995), BLue-ray (2000). Luděk Matýska a Eva Hladká • PV109: Historie a vývojové trendy ve VT • podzim 2021 25/29 FAKULTA INFORMATIKY Masarykova univerzita Hustota zápisu na optických médiích Zdroj:http://extrahardware.cnews.cz Luděk Matýska a Eva Hladká • PV109: Historie a vývojové trendy ve VT • podzim 2021 26 / 29 FAKULTA INFORMATIKY Masarykova univerzita Magnetooptická média ■ Kombinace optických a magnetických médií, vynalezena v roce 1985. ■ Řádově vyšší kapacita při stejné velikosti jako magnetické disky (1,44 MB (FDD) vs.až 9 GB (MO) při velikosti 3,5") v ■ Ctení: Laserový paprsek dopadá na zmagnetizovanou vrstvu. Dochází ke stáčení polarizační roviny odraženého světla, polarizační filtry na čtecí hlavě pak rozlišují 0 nebo 1 bit. ■ Zápis: 1. laserový paprsek zahřeje místo feromagnetického materiálu na Currieovu teplotu (dochází ke změně struktury látky) 2. Magnetická hlava nejprve zapíše logické 0 následně 1. 3. Ohřáté lokace se rychle ochlazují, magnetické domény tak zůstávají „zmrazený" ve feromagnetické vrstvě. Luděk Matýska a Eva Hladká • PV109: Historie a vývojové trendy ve VT • podzim 2021 27/29 FAKULTA INFORMATIKY Masarykova univerzita Záznam na MO disk Zdroj:http://www.umel.feec.vutbr.cz/~adamek/komp/KOMPFRAM.HTM Luděk Matýska a Eva Hladká • PV109: Historie a vývojové trendy ve VT • podzim 2021 28/29 FAKULTA INFORMATIKY Masarykova univerzita Historický vývoj pamětí Elektrostatické paměti [1956 - ] Magnetické disky Elektromechanické paměti [1951 - 80. léta 20. stol.] Magnetické pásky Feritová paměť Mech. Paměti Děrné štítky [1979 -] Optická média 0. generace 1. generace 2. generace 3. generace 1935 1 940 1945 [1936] ZI [1932] Magnet. buben [1946] von Neumannova architektura, 950'. 1955 ;19-t; Tranzistor [1952] 13,7, 701 [1951] UNIVAC 1 I960 1965 1970 4. generace {integrované obvody) 1975 1980 1985 1990 [1958] Integrovaný 0:DVOC, optický disk [1956] ROM, HDD [1965] IBM System/360 [1963] EPOS 1 [1974] Altair S0S0 11973; Xerox Alto [1971] Intel 4004 [1985] Magneto-optický disk [1981] IBM/PC [1979] CD [1995] DVD Luděk Matýska a Eva Hladká • PV109: Historie a vývojové trendy ve VT • podzim 2021 29/29