1 Protokoły i interfejsy cyfrowe WprowadzenieZygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

2 Komunikacja Powstanie cywilizacji nie byłoby możliwe bez opanowania technik komunikacji Komunikacja może oznaczać celową wymianę poglądów w dialogu, ale też przypadkowy sygnał W 1970 Frank Dance podał 126 stosowanych definicji1 i od tego czasu ich liczba stale rośnie Mowa – p.n.e Niewielki zasięg Zniekształcenie informacji w czasie Zygmunt Kubiak

3 Komunikacja Pierwsze symbole – 30 000 p.n.ePodział rozwijanych technik opartych na symbolach Przeznaczone do komunikacji na dalsze odległości Przeznaczone do komunikacji w czasie, w celu nadania wiedzy ludzkiej trwałości Malowidła skalne z jaskini Lascaux, Francja p.n.e; źródło: culture.fr Zygmunt Kubiak

4 Komunikacja Pismo – 3300 p.n.ePismo - Zamknięty zbiór symboli, wyrażających dźwięki fonetyczne bądź pojęcia Umożliwia przechowywanie skomplikowanych, długich wiadomości Stanowi graficzny zapis mowy Za najstarsze znane nam pismo uważa się sumeryjskie piktogramy z 3400 p.n.e Mniej więcej w tym samym czasie wynalezione zostały też hieroglify i symbole proto-elamickie Piktogramy – pismo obrazkowe. Symbole te nie przedstawiają dźwięków mowy – jest to alfabet semantyczny (od gr. sema, znak), a nie fonetyczny Zygmunt Kubiak

5 Komunikacja Piktogramy opowiadają o wydarzeniuPiktograf plemienia Siuksów przedstawiający historię wyprawy handlarza muszli, Małego Kruka; źródło: bowieindians.tripod.com Zygmunt Kubiak

6 Komunikacja Pisma ideograficzne – 3400 p.n.e Chiński ideogram ji reprezentujący dziecko pod dachem, odczytywany kiedyś ‘troszczyć się’; dziś oznacza ‘znak’ bądź ‘ideogram’ Zygmunt Kubiak

7 Komunikacja Pisma ideograficzne – 3400 p.n.e Ewolucja starożytnych japońskich piktogramów i ideogramów (od lewej do prawej); Źródło: Zygmunt Kubiak

8 Komunikacja Pisma analityczne – 3400 p.n.eFaza przejściowa pomiędzy pismem czysto ideograficznym, a pismem czysto fonetycznym, gdyż zawierają elementy obu tych rodzajów pisma Hieroglify egipskie znaki ideograficzne - np. “pióro” oznaczało “prawdę” znaki fonetyczne – hieroglificzne znaki spółgłoskowe, oznaczały od jednej do trzech spółgłosek determinatywy – poprzedzające słowa i określające klasę wyrazów Egipski kartusz zawierający imię faraona Ptolemeusza; źródło: wikipedia.org Zygmunt Kubiak

9 Komunikacja Pisma fonetyczne – sylabiczne – 3000 p.n.eTakie zespoły symboli fonetycznych, w których poszczególne znaki są znakami samogłosek lub sylab, połączonych tak by przekazywały słowo mówione Pismo fonetyczne – alfabetyczne – 2000 p.n.e Najstarszy znany nam dziś przykład alfabetu datuje się na p.n.e. i był on używany w Egipcie przez Semitów, którzy nadali egipskim hieroglifom nowe nazwy Alfabet starogrecki (900 p.n.e) Alfabet rzymski (600 p.n.e) – tylko duże litery Alfabety łacińskie Zygmunt Kubiak

10 Komunikacja Narzędzia do pisania Kamienne rylce, farby organiczneTabliczki gliniane – utrwalane przez wypalanie Papirus (3000 p.n.e, Egipt) Papier (100 n.e, Chiny, m.in. z bawełny) W Europie masowa produkcja papieru - XIX wiek Rylce -> ptasie pióra -> wieczne pióra (X wiek) Ołówki XVI wiek (Anglia – wysokiej jakości złoża grafitu) Prasa drukarska (czcionki) (Chiny, Pi Sheng, 1045 r. n.e; Europa – XV wiek) Zygmunt Kubiak

11 Komunikacja Maszyna do pisania – XIX wiekMaszyna do pisania, początek XX wieku; źródło: wikipedia.org Komputery, edytory tekstu, drukarki, kody Zygmunt Kubiak

12 Komunikacja na odległośćSygnały akustyczne Zygmunt Kubiak

13 Komunikacja na odległośćSygnały optyczne Zygmunt Kubiak

14 Komunikacja na odległośćSygnały optyczne Telegraf optyczny – semafor braci Chappe, Francja 1792 r. Pierwszą linią połączono w 1794 roku Paryż z Lille (ok. 220 km) Transmisja 36 znaków około 32 minut (190 km). 196 pozycji Zygmunt Kubiak

15 Komunikacja na odległośćSygnały optyczne Stacja przekaźnikowa telegrafu optycznego koło Saverne we Francji Zygmunt Kubiak

16 Komunikacja na odległośćSygnały optyczne Telegraf semaforowy na wieży Pałacu Jabłonowskich przy pl. Teatralnym (Warszawa – Petersburg – Moskwa) Warszawa – Petersburg, 1200 km, 149 wież Zygmunt Kubiak

17 Komunikacja na odległośćElektryczność 1600 r. – William Gilbert wynalazł przyrząd do wykrywania naładowanych statycznie ciał 1660 r. – Otto von Guericke zbudował pierwszy generator elektrostatyczny 1675 r. – Robert Boyle odkrył że oddziaływania elektrostatyczne przenikają próżnię 1725 r. – Stephen Grey podzielił wszystkie substancje na przewodniki i izolatory 1752 r. – Benjamin Franklin zbudował pierwszy piorunochron Przełom XVIII i XIX wieku ogromny postęp w dziedzinie elektrotechniki Michael Faraday – opracował podstawy elektromagnetyzmu Luigi Galvani – odkrył wpływ ładunków na układ nerwowy Alessandro Volta – pierwsze ogniwo elektryczne (1800 r.) Andre Marie Ampere – pracował nad elektromagnetyzmem Zygmunt Kubiak

18 Komunikacja na odległośćElektryczność Stos Volty  Siła elektromotoryczna ogniwa wynosi około 0,76 V Zygmunt Kubiak

19 Komunikacja na odległośćElektryczność XIX wiek – dalszy ogromny postęp 1827 r. – George Ohm – określił wzajemne relacje między prądem elektrycznym a różnicą potencjałów w przewodniku Gustav Kirchhoff – prawa dotyczące obwodów elektrycznych 1831 r. – Michael Faraday - odkrycie indukcji elektromagnetycznej 1873 r. – James Clark Maxwell - opublikowanie jednolitej teorii elektryczności i magnetyzmu „ Elektryczność i magnetyzm” Zastosowania praktyczne Samuel Morse – telegraf Antonio Santi Giuseppe Meucci (1857 r.), Alexander Graham Bell (1876 r. patent) - telefon Thomas Edison – żarówka, fonograf, pierwsza elektrownia DC itd. Nikola Tesla – pierwszy silnik elektryczny AC (silnik indukcyjny), prądnice AC itd. Werner von Siemens - pierwsza lokomotywa i tramwaj elektryczny Zygmunt Kubiak

20 Komunikacja na odległośćTelegraf Williama Cooke’a i Charlesa Wheatstone’a (1830r.) Igły wskazywały litery na pulpicie System z dwiema igłami Zygmunt Kubiak

21 Komunikacja na odległośćTelegraf Williama Cooke’a i Charlesa Wheatstone’a (1830r.) System z pięcioma igłami Zygmunt Kubiak

22 Komunikacja na odległośćTelegraf Samuela Morse’a Zygmunt Kubiak

23 Komunikacja na odległośćTelegraf Samuela Morse’a - alfabet Zygmunt Kubiak

24 Komunikacja na odległośćTransmisja radiowa Guglielmo Marconi 1895 r. – łączność radiowa na odległość 1 km (Lombardia) 1896 r. – radiowa transmisja kodu Morse’a na odległość 1 km (Londyn) 1899 r. – transmisja przez kanał La Manche 1901 r. – transmisja przez Ocean Atlantycki (Kanada – Anglia) Otrzymał nagrodę Nobla za skonstruowanie radia Wykorzystał między innymi prace Tesli Aleksandr Popow – 1895 r. przyrząd do wykrywania i rejestracji drgań elektrycznych – wykrywanie burz 1896 r. – transmisja radio-telegraficzna na odległość 250 m Nikola Tesla – jego patent na urządzenie do przesyłania i odbioru fal elektromagnetycznych był gotowy w 1900 roku, jednak ubiegł go w tym o kilka dni Marconi Odwołanie Tesli w sprawie patentu na radio zostało wygrane już po jego śmierci w 1943 r. Zygmunt Kubiak

25 Komunikacja na odległośćTransmisja radiowa Marconi w Londynie r. Zygmunt Kubiak

26 Komunikacja na odległośćElementy i układy elektroniczne Lampa radiowa 1897 r. Joseph Thompson - odkrycie elektronu, badał oddziaływanie pola elektrycznego i magnetycznego na strumień elektronów 1904 r. John Ambrose Fleming  - zbudował pierwszą lampę elektronową – diodę 1907 r. Lee De Forest – opracował pierwszą lampę wzmacniającą - triodę Zygmunt Kubiak

27 Komunikacja na odległośćElementy i układy elektroniczne Elementy półprzewodnikowe 1874 r. – F. Braun odkrywa, że niektóre kryształy przewodzą prąd tylko w jednym kierunku Detektor kryształkowy (PbS - galena) Galena – minerał z gromady siarczków. Jest minerałem pospolitym i szeroko rozpowszechnionym, pod względem chemicznym jest to siarczek ołowiu Zygmunt Kubiak

28 Komunikacja na odległośćElementy i układy elektroniczne Elementy półprzewodnikowe –radio kryształkowe Zygmunt Kubiak

29 Komunikacja na odległośćElementy i układy elektroniczne Elementy półprzewodnikowe –radio kryształkowe Zygmunt Kubiak

30 Komunikacja na odległośćElementy i układy elektroniczne Elementy półprzewodnikowe 1947 r. – pierwszy tranzystor ostrzowy – John Bradeen, William Shockley i Walter Brattain (Bell Labs) Zygmunt Kubiak

31 Komunikacja na odległośćElementy i układy elektroniczne Elementy półprzewodnikowe 1947 r. – pierwszy tranzystor ostrzowy – John Bradeen, William Shockley i Walter Brattain (Bell Labs) Zygmunt Kubiak

32 Komunikacja na odległośćElementy i układy elektroniczne Elementy półprzewodnikowe 1950 r. - pierwszy tranzystor złączowy bipolarny Zygmunt Kubiak

33 Komunikacja na odległośćElementy i układy elektroniczne Elementy półprzewodnikowe tranzystor złączowy bipolarny Zygmunt Kubiak

34 Komunikacja na odległośćElementy i układy elektroniczne Elementy półprzewodnikowe 1957 r. – pierwszy złączowy tranzystor polowy JFET Zygmunt Kubiak

35 Komunikacja na odległośćElementy i układy elektroniczne Elementy półprzewodnikowe 1959 r. – pierwszy tranzystor MOSFET Zygmunt Kubiak

36 Komunikacja na odległośćElementy i układy elektroniczne Układy scalone Jack Kilby – 1958 r. Na bazie germanu (Texas Instruments) Zygmunt Kubiak

37 Komunikacja na odległośćElementy i układy elektroniczne Mikroprocesory 1971 r. Intel 4004 – 2300 tranzystorów, 740 kHz, proces 10 μm Zygmunt Kubiak

38 Komunikacja na odległośćElementy i układy elektroniczne Mikroprocesory 1971 r. Intel 4004 – 2300 tranzystorów, 740 kHz, proces 10 μm Zygmunt Kubiak

39 Komunikacja na odległośćElementy i układy elektroniczne Mikroprocesory 1971 r. Intel 4004 – 2300 tranzystorów, 740 kHz, proces 10 μm Zygmunt Kubiak

40 Komunikacja na odległośćElementy i układy elektroniczne Mikroprocesory 1971 r. Texas Instruments TMS0100 – układ kalkulatorowy 1972 r. Intel 8008 zrealizowany na zamówienie firmy Computer Terminal Corporation 1974 r. Intel 8080 (zegar 2 MHz, 72 instrukcje) Mikrokontrolery 1976 r. Intel 8048 1980 r. Intel 8051 Zygmunt Kubiak

41 Dziękuję za uwagę Zygmunt Kubiak

42 Dziękuję Zygmunt Kubiak