Datorns historia Från räknemaskin till meta-medium Ulf Hagen ulf.hagen@sh.se Vad är egentligen en dator? Datamaskin kan hantera data (sakuppgifter, informationssymboler) Computer av compute = (be)räkna Från början var datorn främst en räknemaskin, men genom att man hittat teknik för att digitalisera mer och mer av verkligheten har den blivit ett meta-medium (som kan allt som tidigare medier kan och lite till) 1
Vad är digitalisering? Att digitalisera är att dela upp verklighetens kontinuerliga (analoga) fenomen i distinkta kvantifierbara enheter Exempel på kontinuerliga fenomen: färger som successivt övergår i varandra ljud vars tonhöjd och volym gradvis höjs eller sänks Man gör helt enkelt om verkligheten till siffror digit betyder finger och fingrarna har alltid varit bra till att räkna med (varje finger får symbolisera en siffra) Ett annat tidigt exempel på mekaniskt hjälpmedel för räkning är kulramen Att få in verkligheten i datorn För att digitalisera måste man sampla ur de kontinuerliga övergångarna d.v.s. ta stickprov ur bilden eller musikstycket. (Jmf rastrering av fotografier) Stickproven kan man sedan beskriva med siffror ( digits ) man har digitaliserat! Ju fler stickprov man tar, desto bättre kvalitét blir det på ljudet/bilden men då består den också av många siffror, vilket betyder att den upptar stort utrymme när den lagras 2
Hur arbetar datorer? Input Bearbetning (process) Output Hur arbetar datorer? Datorn kan också lagra information 3
The Analytical Engine Charles Babbage (1792-1871) The Difference Engine (ca 1822) stor räknemaskin The Analytical Engine (1833) kunde lagra siffror input: metallhålkort Ada Byron of Lovelace (1815-1852) Första programmeraren Dotter till Lord Byron! Samarbetade med Babbage Gjorde dataprogrammet till The Analytical Engine Ett programspråk (Ada) är döpt efter henne The Analytical Engine 4
Babbage och Lovelace The Analytical Engine var en mekanisk dator Inte en elektronisk som dagens riktiga datorer. Visionen förverkligades inte p g a för litet allmänbehov och otillräckliga tekniska förutsättningar. Men The Analytical Engine hade ändå samma fyra huvudkomponenter som en modern dator har: - Input -Output -Processing(bearbetning) -Storage(lagring) Elektroniska datorer Med elektriciteten kunde man lämna de mekaniska räknemaskinerna Det säkraste och enklaste sättet att räkna med elektricitet var att bara använda två siffror det binära talsystemet. Med elektriciteten kan man uttrycka de två siffrorna som på (som betyder ett) respektive av (som betyder noll) Man behöver också en fysisk basenhet som håller reda på dessa ettor och nollor (motsvarande fingrarna, kulorna i kulramen och kuggarna i the Analytical Engine) Utifrån vilken basenhet datorerna hade har man historiskt delat in dem i fyra generationer: 5
Datahistoriens 4 milstolpar 1:a generationen datorer (radiorör 1946-58) 2:a generationen datorer (transistorer 1959-64) 3:e generationen datorer (integrerade kretsar/chips 1965-70) 4:e generationen datorer (mikroprocessorer 1971-idag) 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 1:a generationens datorer Baserades på Radiorör (Vacuum Tubes) Dessa datorerna utvecklades under andra världskriget (för att knäcka fiendernas koder, beräkna vapen-effekter o.s.v.) EXEMPEL: ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), som blev klar 1945: vägde 30 ton! sköttes av 6 heltidsanställda tekniker bestod av 18.000 radiorör, varav ett gick sönder var 7:e minut! kostade 500 miljoner dollar, och... hade ungefär samma kapacitet som en nutida miniräknare! 6
ENIAC (1949): ENIAC (1949): 7
ENIAC (1949): ENIAC (1949): 8
ENIAC (som museiföremål) 2:a generationens datorer Baserades på Transistorer, som var mindre, tåligare och utvecklade mindre värme än radiorören. Transistorn uppfanns 1948 och användes för första gången i en dator 1956 från höger: Ett radiorör En transistor Ett mikrochip 9
2:a generationens datorer Transistorbaserade datorer var fortfarande ganska stora och dyra och användes främst av myndigheter och universitet. EXEMPEL: PDP-1 Den första minidatorn, transistorbaserad, presenterad av DEC (Digital Equipment Corporation) 1960 kostnad 120.000 dollar (DEC köptes 1998 upp av Compaq, som sedan 2002 är en del av HP, Hewlett Packard) 3:e generationens datorer Baserades på Integrerade kretsar, på ett litet s.k. mikrochip, som kunde innehålla ett hundratal transistorer. Chipsen görs av kisel ( silicon på engelska) och började användas i datorer 1963 (USA:s rymdprogram drev på utvecklingen) Del av ett mikrochip med en synål ovanpå 10
4:e generationens dator 1969 uppfanns den första mikroprocessorn ett mikrochip som innehöll en hel dator! Dagens mikrochips, stora som en tumnagel, kan innehålla miljontals transistorer. 90% av de mikroprocessorer som tillverkas sitter i andra apparater än datorer (t.ex. i tvättmaskiner, klockor, bilar, spisar, hissar osv) Moore s lag 1965 förutspådde Gordon Moore (Intels styrelseordförande) att datorutvecklingen skulle ske i form av en fördubbling av mikrochipsens kapacitet var 18:e månad. Hittills har han blivit sannspådd! (Detta förklarar den frustration man känner när den dator man köpte för ett år sedan redan är hopplöst föråldrad ) 11
Datorns utveckling Allt större tillförlitlighet Allt mindre fysisk storlek Allt större hastighet Allt bättre effektivitet (drar mindre ström och utvecklar mindre värme) Allt lägre kostnad Datorernas användning Douglas Engelbarts vision: The Augment Project 12
The Augment Project The Augment Research Center (ARC) vid Standford Research Institute (SRI) leddes av Douglas Engelbart verkade under 1960-talet visade upp sina resultat vid The Fall Joint Computer Conference, 1968) Devis: "Augmentation not automation förstärkning av mänskliga förmågor genom datateknik ARC utvecklade bland annat: hypertextlänkning tele-konferenser ordbehandling e-mail datormusen enhands-tangentbordet on-line-hjälpsystem ett visuellt (fönsterbaserat) användargränssnitt idén om ett konsistent användargränssnitt interaktivitet The Augment Project Revolutionerande idéer på 60-talet, när de flesta människor (inklusive programmerare) inte hade någon direkt kontakt med datorerna Input åstadkoms med hålkort och output med hålremsor Arbetet skedde med s.k. batch processing : Datorerna utförde allt arbete i en oavbruten följd. Ordet kommer av att arbetsuppgifterna = hålkorten lades på hög ( batch ) under arbetsdagen och sedan matades de in i datorn, så att den kunde arbeta ostört under kvällen och natten. Observera att batch processing innebär att interaktivitet saknas. När väl ett batch-jobb påbörjats fortsätter det till det är klart (eller tills ett fel inträffar) Motsatsen till batch processing är transaction processing eller interactive processing. Vid interactive processing, svarar applikationen omedelbart på användarens input. 13
Bilder från Fall Joint Computer Conference 1968 Douglas Engelbart Världens första mus! Engelbart s enhands-tangentbord: 14
Vem uppfann egentligen musen? Douglas Engelbart uppfann den första prototypen och döpte den till mus Svensken Håkan Lans uppfann den första serietillverkade musen Håkan Lans Filmer från Fall Joint Computer Conference http://sloan.stanford.edu/mousesite/1968demo.html Engelbart demonstrerar ordbehandling Engelbart demonstrerar den första musen Engelbart demonstrerar enhands-tangentbordet 15
Time for the PC! (personal computer) IBM:s första PC: IBM 5100 (1975) IBM 5110 (1975) 16
IBM 5110 (1975) IBM 5110 (1975) 17
IBM 5110 (1975) IBM 5110 (1975) 18
David och Goliat IBM:s PC, 5100, kostade ca 100.000 kronor, vilket var för dyrt för privatpersoner. I Palo Alto i Kalifornien hände det dock saker bland medlemmarna i the Homebrew Computer Club Här tog två fattiga ungdomar (Steve Jobs, 21 år och Steve Wozniac, 26 år) upp kampen med storföretaget IBM 1976 satte de ihop en prototyp-dator i garaget, bildade ett företag kallat Apple och började masstillverka sin dator (Apple I ). De sålde sina datorer för ca 4.000 kronor styck. Det var ett pris som även en privatperson kunde ha råd med! Steve Jobs och Steve Wozniac 19
Steve Jobs och Steve Wozniac Apple I (mars 1976) 20
Apple I (mars 1976) Apple I 21
Steve Jobs och Apple I Apple I 22
Apple ][ (april 1977) Apple ][ (april 1977) 23
Apple-datorerna Commodore Vic 20 (1980) 24
Commodore 64 (1982-1993) Det såldes ca 20 miljoner exemplar av denna populära hemdator, som användes mycket till datorspel. IBM 5150 (september 1981) 25
Apple Lisa (januari 1983) Och med grafiskt användargränssnitt (GUI) Första PC:n med mus! IBM:s försök att erövra hemmamarknaden: PCjr (1984) 26
The Macintosh 128K (24 januari 1984) Ridley Scott s reklamfilm inför lanseringen av Macintosh 24/1 1984 Macintosh Classic (1990) 27
Datorspelens betydelse för utvecklingen A lot of features of the Apple II went in because I had designed Breakout for Atari. /---/ So that was the reason that color was added in first so that games could be programmed. (Steve Wozniac) Datorspelshistoria Datorutveckling Datorspelens historia illustrerar datorernas utveckling vad gäller: hård- och mjukvara Inputverktyg, processor, outputverktyg användargränssnitt textbaserat, GUI, WIMP lagring och distribution kassetter, disketter, cd-rom, DVD, Internet, www 28
Hårdvarans betydelse Datorgeneration Några få spel på stor- och minidatorer, men... ingen riktig utveckling förrän microprocessorn (PC:n) kom Skärm (monitor) Spacewar (1962) på minidator med avancerad rund skärm Type 30 Precision CRT Display Monokrom skärm med endast teckendisplay: Textbaserade communities, MUDs och datorspel (Adventure, Zork m.fl.) Grafikskärm: GUI, grafiska spel: Mystery House, Kings Quest etc. Mus Point-and-click-spel (Maniac Mansion, Monkey Island) Distributionens betydelse Disketter Små textbaserade spel 10-12 disketter mot slutet CD-rom Möjliggjorde rikligt med ljud, mer avancerad grafik etc. 7 CD-skivor för att installera WoW DVD-rom och Blu-ray Ännu mer avancerad 3D-grafik och 5.1-ljud Internet/webben BBS:er och modem textbaserade eller mycket enkla grafiska spel Bredband och komprimering (jpg, mp3) Mer avancerad grafik, ljud etc. även i online-spel 29
Thinking machines Spelen jag visar Tennis for two, William Higinbotham, 1958, oscilloskop SpaceWar, Steve Russel, 1962, gjort för PDP-1 PONG 1972, (första TV-spelet), gjort för Magnavox Odyssey Space Invaders 1978 (första japanska succén) arkadspel Pacman 1980 mycket populärt arkadspel (senare även på hemskonsoler) ÄVENTYRSSPEL Zork 1, 1980, gjort för Apple ][ Mystery House, 1980, gjort för Apple ][ Kings Quest 1, 1984, gjort för PCjr Maniac Mansion, 1986, för Commodore 64 (första point-and-click-spelet ) Tomb Raider Underworld, 2008, exempel på dagens 3D-spel 30
Historik 1958: Första dator -spelet Tennis for two (ej digitalt) William Higinbotham Det första riktiga datorspelet: Space War (1960) Wedge vs.needle 31
Space War på PDP 1 (1962) Space War PDP 1:s skärm 32
Space War utvecklingsgruppen Första svenska datorspelen 33
Första svenska datorspelen Första svenska datorspelen 34
1971: Computer Space Det första arkadspelet ( coin-op ): 1972: Pong Det första TV-spelet: Även som arkadspel 1972 35
Golden Age of Arcade Games 1978-1983 Space Invaders (Taito) 1978 Asteroids (Atari) 1979 Golden Age of Arcade Games 1978-1983 Pac-man (Namco) 1980 36
Golden Age of Arcade Games 1978-1983 Donkey Kong (Nintendo) 1981 Arkadspelens guldålder tar slut och olika hemmasystem tar över Handhållen Donkey Kong (Nintendo) 1982 TV-spelskonsolen Nintendo NES 1985 37
Hemdatorer (till överkomligt pris) introduceras Apple ][ (april 1977) Apple ][ + (1979) med diskettstationer och skärm Commodore Vic 20 (1980) 38
1975: Det första äventyrsspelet Will Crowther programmerare på BBN 1975: Det första äventyrsspelet Will Crowther programmerare på BBN Amatörgrottutforskare och D&D-spelare Mammoth Cave, Kentucky 39
1975: Det första äventyrsspelet Will Crowther programmerare på BBN Amatörgrottutforskare och D&D-spelare Programmerade Adventure: The Colossal Cave till sina döttrar,1975 Don Woods programmerare på Stanford AI Lab Kontaktade Crowther 1976 via Internet: crowther@sitename och bad att få förbättra spelet. Fler äventyrsspel följer Zork 1, 1980, gjort för Apple ][ emulator: dosbox Mystery House, 1980, gjort för Apple ][ (första illustrerade äventyrsspelet ) emulator: apple Kings Quest 1, 1984, gjort för PCjr (första animerade äventyrsspelet ) emulator: dosbox Maniac Mansion, 1986, för Commodore 64 (första point-and-click-spelet ) emulator: skumm Tom Raider Underworld, 2008, avancerad 3D-grafik 40