ПРОШЛОЕ – БУДУЩЕМУ: история вычислительной техники

Что же было до нас? Задумываемся ли мы об этом? А когда же появился счет, счетные машины? Информатика и вычислительные средства прошли долгий путь развитии—от счета на пальцах, счета с помощью камешков и палочек до современных суперЭВМ, от боя тамтамов, посылки гонцов и сигнальных костров до космической спутниковой связи.

Первые вычислители

Нетрудно догадаться, что первым счетным средством для человека были его пальцы. Этот инструмент всегда «под рукой»! Кто из вне им не пользовался?

Древнейшим счетным инструментом, который cама природа предоставили в распоряжение человека, была его собственная рука. Десять пальцев, на которых люди учились считать (производить первую арифметическую операцию), представляют собой все что угодно, только не продукт свободного творческого разума".

Издревле употребляется еще один вид инструментального счета - с помощью деревянных палочек с зарубками (бирок).

В средние века бирками пользовались для учета и сбора налогов. Бирка разрезалась на две продольные части, одна оставалась у крестьянина, другая - у сборщика налогов. По зарубкам на обеих частях и велся счет уплаты налога, который проверяли складыванием частей бирки.

Другие народы - китайцы, персы, индийцы, перуанцы - использовали для представления чисел и счета ремни или веревки с узелками.

Абаком называлась дощечка покрытая слоем пыли, на которой острой палочкой проводились линии и какие-нибудь предметы, размещавшиеся в полученных колонках по позиционному принципу.

Китайская разновидность абака - суаньпань - появилась в VI веке н. э. ; современный тип этого счётного прибора был создан позднее, по-видимому в XII столетии.

Соробан - японский абак, происходит от китайского суаньпаня, который был завезен в Японию в XV- XVI веках.

Долгое время считалось, что русские счеты ведут свое происхождение от китайского суаньпаня, и лишь в 60-х годах XX века было доказано русское происхождение этого счетного прибора - у него, во-первых, горизонтальное расположение спиц с косточками и, во-вторых, для представления чисел использована десятичная (а не пятеричная) система счисления.

В 30-х годах 17 столетия в национальной библиотеке Мадрида были обнаружены два тома неопубликованных рукописей Леонардо да Винчи.

И среди чертежей "Codex Madrid I", почти полностью посвященного прикладной механике, ученые нашли эскиз 13-разрядного суммирующего устройства с десятизубыми колёсами. В рекламных целях оно было воспроизведено фирмой IBM и оказалось вполне работоспособным.

Арифметическая машина (или Паскалево колесо) была готова в 1645 году. В отличие от известных счетных инструментов типа абака в арифметической машине вместо предметного представления чисел использовалось их представление в виде углового положения оси (вала) или колеса, которое несет эта ось.

"От горничной до герцогини

К математической машине

Проявлен всеми интерес.

И вот однажды некто Блез

Паскаль с большим проникновеньем

Им рассказал про вычисленья

И логику. И тем исторг

Глубокий искренний восторг

И в благодарность за беседу

Был уподоблен Архимеду. "

Жан Лоре

Известный немецкий философ и математик Готфрид Вильгельм Лейбниц (Gottfried Wilhelm Leibniz, 1646-1716 гг. ) построил механический калькулятор, который при помощи двоичной системы счисления выполнял умножение, деление, сложение и вычитание.

Линейка Уатта - первая универсальная логарифмическая линейка, пригодная для выполнения любых инженерных расчетов, была сконструирована в 1779 году выдающимся английским механиком Дж. Уаттом. Она получила название "сохо-линейки", по имени местечка близ Бирмингема, где работал Уатт.

1804 год. Жозеф Мари Жакард (Joseph-Marie Jacquard) применил перфокарты для управления своим ткацким станком. Благодаря этому алгоритм, по которому работала машина, можно было легко изменять и на одном станке производить множество разных типов тканей.

Появление и развитие счетных инструментов стимулировали развитие земледелия, торговли, мореплавания, астрономии и многих других областей практической и научной деятельности людей.

Человек издавна стремился облегчить свою жизнь, изобретая умные механизмы и машины. Такие машины использовались, прежде всего, для сложных математических расчетов. А эти расчеты были необходимы по всюду: когда требовалось построить дом, создать новое оружие или инструменты. Наконец, математические расчеты постоянно требовались для развития науки. Работа современных компьютеров также сводится к математическим вычислениям. Поэтому компьютеры долгое время так и называли- электронно-вычислительные машины (ЭВМ).

Теперь человек получил могучее орудие интеллектуального труда — ЭВМ, позволяющую ему с огромной скоростью (до миллионов н миллиардов операции в секунду) проводить вычисления, оперировать с огромными массивами знаний. Какие события и когда предшествовали этому?

В V веке до нашей эры в Греции и Египте получил распространение абак. Абак — это греческое слово, которое переводится как счетная доска. Вычисления на абаке производились перемещением камешков по желобам на мраморной доске.

Подобные счетные инструменты распространялись и развивались по всему миру. Например, китайский вариант абака назывался суан-пан, «Потомком » абака можно назвать и русские счеты, В России они появились па рубеже XVI — XVII веков. И до сих пор в пашей стране счеты можно увидеть не только в музеях.

В начале XVII века шотландский математик Джон Непер первый ввел понятие логарифма, опубликовал таблицы логарифмов. Затем в течение двух веков развивались вычислительные инструменты, основанные на использовании этой математической функции. Логарифмы позволяют свести трудоемкие арифметические операции — умножение и деление, к более простым — сложению и вычитанию.

В результате полнилась логарифмическая линейка. Этот инструмент до недавнего времени был вычислительным средством инженеров, И лишь в последние годы его вытеснили электронные калькуляторы.

В 1645 году французский математик Блез Паскаль создал первую счетную машину. Мишина Паскила позволяла быстро выполнять сложение многозначных чисел.

Немецкий ученый Лейбниц, приняв идею Паскаля, создал механический арифмометр, на котором можно было выполнять все четыре арифметические операции с многозначными числами. Позднее арифмометр многократно совершенствовался, в том числе и русскими изобретателем Чебышевым.

Арифмометр был предшественником современного калькулятора — маленького электронно-вычислительного устройства. Сейчас практически у каждого школьника есть калькулятор» который помещается в кармане. Любому академику начала века такое устройство показалось бы фантастическим.

Арифмометр, как и простой калькулятор — это средство механизации вычислений- человек производя вычисления на таком устройстве, сам управляет его работой, определяет последовательность выполняемых операций. Мечтой изобретателей вычислительной техники было создание считающего автомата, который бы без вмешательства человека производил расчеты по заранее составленной программе.

Авторам первого проекта вычислительного автомата был профессор Кембриджского университета Чарльз Бэббидж

Вэббидж работал над созданием программно-управляемой «Аналитической машины». Это было настолько сложное механическое устройство, что проект так и не был реализован.

Можно сказать, что Вэббидж опередил свое время. Для осуществления его проекта в ту пору еще не существовало подходящей технической базы. Пророчески звучат сейчас слова самого Чарльза Бэббиджа: «Природа научных знаний такова, что малопонятные и совершенно бесполезные приобретения сегодняшнего дня становятся популярной пищей для будущих поколений».

Основные идеи, заложенные а проекте аналитической машины, в нашем веке были использованы конструкторами ЭВМ. Все главные компоненты современного компьютера присутствовали в конструкции аналитической машины: это СКЛАД (в современной терминологии — ПАМЯТЬ), где хранятся исходные числа и промежуточные результаты; МЕЛЬНИЦА (арифметическое устройство), в которой осуществляются операции над числами, взятыми из склада; КОНТОРА (устройство управления), производящая управление последовательностью операций над числами соответственно заданной программе; БЛОКИ ВВОДА исходных данных и ПЕЧАТИ РЕЗУЛЬТАТОВ.

Для программного управления аналитической машиной использовались перфокарты — картонные карточки с пробитыми в них отверстиями (перфорацией). Перфокарты были изобретены в начале XIX века во Франции Жозефом М. Жаккардом для управления работой автоматического ткацкого станка.

Интересным историческим фактом является то, что первую программу для машины Беббиджа в 1846 году написала Ада Лавлейс — дочь великого английского поэта Джорджа Байрона.

Аналитическая машина Бэббиджа — это уже универсальное средство, объединяющее в себе обработку информации, хранение информации и обмен исходными данными и результатами с человеком.

Начнём с истории развития компьютера, которое можно сравнить с развитием ребенка, то есть нас. Младенчество компьютера длилось несколько столетий:

В начале 17 века изобрели и сконструировали первые считающие машины, которые были очень громосткими и сначала могли только складывать и вычитать числа.

Ещё сто лет механические арифмометры «учились» умножать, делить, а также «понимать» задачи в несколько действий. Весь 19 век ушел на то чтобы счетные машины из механических превратились в электрические, а также обзавелись удобными устройствами ввода и вывода информации.

Очень богатым на открытия в области связи был XIX век, В этом вене люди овладели электричеством, которое породило множество изобретений. Сначала П. Л,Шеллинг в России в 1832 году изобрел электрический телеграф. А в 1837 году американец С. Морзе создал электромагнитный телеграфный аппарат и придумал специальный телеграфный код — азбуку, которая носит его имя,

В 1876 году американец А. Белл изобрел телефон. И наконец, в 1895 году русский изобретатель А. С-Попов открыл эпоху радиосвязи.

Необходимость быстрых и точных расчетов возросла во время второй мировой войны. Профессором Гарвардского университета Айкеном был разработан первый в мире цифровой компьютер Марк I. Он имел громадные размеры (более 15 м в длину, 2,5 м в высоту) и состоял более чем из 750000 деталей. Джон фон Нейман (J. von Neumann) сформулировал для ЭВМ EDVAC концепцию хранимой программы.

Первый американский компьютер ENIAC-1 (Electronic Numerical Integrator and Computer) разработан двумя Джонами - Мочли и Экертом.

ENIAC весил 30 т. Он содержал 18 000 радиоламп, имел размер 8 на 100 футов и быстродействие 5000 сложений и 360 умножений в секунду. Машина использовала двоично-пятеричную систему представления чисел.

В 1948 году Сергеем Александровичем Лебедевым (1890-1974) и Б. И. Рамеевым был предложен первый проект отечественной цифровой электронно - вычислительной машины. Под руководством академика Лебедева С. А. и ГлушковаВ. М. разрабатываются отечественные ЭВМ: сначала МЭСМ - малая электронная счетная машина (1951 год, Киев), затем БЭСМ - быстродействующая электронная счетная машина (1952 год, Москва). Параллельно с ними создавались Стрела, Урал, Минск, Раздан, Наири.

В 1947 году американский математик фон Нейман закончил создание теории, позволившей строить машины, по своим свойствам гораздо более похожие на современные компьютеры, чем древние четные устройства. Эта дата считается началом эры компьютеров, когда они росли в буквальном «смысле»: первые достаточно мощные компьютеры весили от 7 до 17 тон!

И выглядят эти компьютеры как большие метолические шкафы, соединены пучками проводов различной толщены, и занимали огромные залы.

На передних стенках этих самых шкафов светились и мигали разноцветные лампочки.

Компьютеры очень сильно нагревались, производили много шума, часто ломались и требовали большого количества людей для своего обслуживания.

Затем открытия ученых позволили внедрить в производство компьютеров новые технологии, что привело к уменьшению размеров умных машин и увеличению их возможностей.

Первые компьютеры появились в начале 20 века. Это были огромные машины, весом в несколько тонн и общими размерами с футбольное поле. С развитием компьютерной техники размеры машин становились все меньше, а их «способности» - все больше.

Переломным моментом стало изобретение микросхем и создание на их основе супербыстрого и очень маленького «мозга» компьютера – процессора. Так, в 1970-х годах началась эра персональных компьютеров (ПК),которые сегодня широко используются на различных предприятиях и дома.

В наши дни персональный компьютер позволяет решать самые сложные задачи, и люди просто не представляют без него свою жизнь.

Самым замечательным изобретением XX века в области связи можно назвать телевидение. Освоение космоса привело к созданию спутниковой связи.

Значит, для того чтобы понять, как появилась современная вычислительная техника, мало знать даты изготовления первого микропроцессора, первых механически л, электромеханических или электронных машин; нужно видеть большую совокупность научно-технических событий, установить взаимосвязь между ними, как возник перный счет, когда было изобретено радио, создала теория электричества, разработано учение об электромагнетизме и т. д

Наиболее значимые на этих событий, их даты и имена ученых, причастных к ним, приведены ниже. В хронологическом порядке приводятся основные сведения по истории возникновения и развития счета, и счетных устройств, вычислительной техники, кибернетики и информатики.

Познакомившись с историей развития вычислительной техники, можно сделать вывод:

С течением времени потребность в проведении расчетов возрастала и люди использовали инструменты, которые могли бы помочь им.

В процессе развития вычислительная техника становилась все более и более совершенным. Этот процесс продолжается по сей день.

Компьютер – это изобретение не одного человека. Он разрабатывался и совершенствовался в течение столетий. В его создании внесло вклад большое количество людей.

Я думаю, что в дальнейшем компьютер станет еще более мощным, еще меньшим по размерам и еще более простым в использовании.