Развитие человечества никогда не происходило равномерно, были периоды застоя и технологических прорывов. Точно так же развивалась и история средств передачи информации. Интересные факты и открытия данной сферы в исторической последовательности представлены в этой статье. Невероятно, но то, без чего современное общество не представляет сегодня своего существования, человечество в начале ХХ века считало невозможным и фантастическим, а зачастую и абсурдным.
Начиная с самых древних времен и до нашей эры человечество активно использовало звук и свет как основные средства передачи информации, история их использования насчитывает тысячелетия. Помимо разнообразных звуков, с помощью которых наши древние предки предупреждали соплеменников об опасности или созывали их на охоту, свет также стал возможностью предавать важные сообщения на большие расстояния. Для этого использовали сигнальные костры, факелы, горящие копья, стрелы и другие приспособления. Вокруг селений сооружали сторожевые посты с сигнальным огнем, чтобы опасность не застала людей врасплох. Разнообразие информации, которую необходимо было передать, привело к использованию своего рода кодов и вспомогательных технических звуковых элементов, таких, как барабаны, свистки, гонги, рога животных и другие.
Особое развитие кодировка получила при перемещении по воде. Когда человек впервые вышел в море, появились первые маяки. Древние греки при помощи определенных комбинаций из факелов передавали сообщения по буквам. Также в море применились различные по форме и цвету сигнальные флаги. Таким образом, появилось такое понятие, как семафор, когда с помощью особых положений флажков или фонарей можно было передавать разные сообщения. Это были первые попытки телеграфирования. Позднее появились ракеты. Несмотря на то что история развития средств передачи информации не стоит на месте, и от первобытных времен произошла невероятная эволюция, эти средства связи во многих странах и сферах жизни до сих пор не потеряли своего значения.
Однако человечество волновали не только средства передачи информации. История ее хранения также восходит еще к началу времен. Примером этому служат наскальные рисунки в различных древних пещерах, ведь именно благодаря им можно судить о некоторых аспектах жизни людей в давние времена. Способы запоминания, записи и хранения информации развивались, и на смену рисункам в пещерах пришла клинопись, следом - иероглифы, и наконец письменность. Можно сказать, что с этого момента начинается история создания средств передачи информации в глобальном масштабе.
Изобретение письменности стало первой информационной революцией в истории человечества, ведь появилась возможность накапливать, распространять и передавать знания следующим поколениям. Письменность дала мощный толчок культурному и экономическому развитию тех цивилизаций, которые освоили ее раньше других. В XVI веке было изобретено книгопечатание, что стало новой волной информационной революции. Появилась возможность хранить информацию в больших объемах, и она стала доступнее, вследствие чего понятие «грамотность» стало более массовым. Это очень важный момент в истории общечеловеческой цивилизации, потому как книги становились достоянием не только одной страны, но и целого мира.
Почта как средство связи начала использоваться еще до изобретения письменности. Посланцы изначально передавали устные сообщения. Однако с появлением возможности написать сообщение этот вид связи стал еще более востребованным. Гонцы изначально были пешие, позднее – конные. В развитых древних цивилизациях была хорошо налаженная почтовая связь по принципу эстафеты. Первые почтовые службы возникли в Древнем Египте и Месопотамии. В основном они использовались в военных целях. Египетская почтовая система была одной из первых и высокоразвитых, именно египтяне впервые начали использовать почтовых голубей. В дальнейшем почта стала распространяться в другие цивилизации.
История развития средств связи вполне закономерно начинается с телеграфа. Первым вариантом телеграфирования, который придумали Демокрит и Клеоксен (древнегреческие философы), был факельный, о котором упоминалось выше. Однако он не прижился, а попытки изобретения принципиально новых видов телеграфирования предпринимали различные ученые с начала XVII века.
В 1793 году был изобретен оптический телеграф, который являлся принципиально новой концепцией, работающей не на основе света. Однако ему были необходимы новые способы передачи больших объемов информации. И только благодаря открытию электромагнитных волн появился такой вид дальней связи, как электрический телеграф. Позднее были изобретены электростатический и электрохимический приборы.
Электромагнитный телеграф стрелочного типа появился в 1832 году благодаря трудам российского ученого П. Л. Шиллинга, а электромеханический был запатентован в 1840 году Сэмюэлом Морзе, который и изобрел специальный телеграфный код. В 1939 году Б. С. Якоби изобрел первый пишущий, а в 1850 году – первый буквопечатающий телеграфный аппарат.
Следом идет появление телефона как нового средства передачи информации. История его начинается с 1837 года, когда Ч. Пэйдж, американский ученый, сконструировал «ворчащую проволоку» – прообраз будущего телефона. Более приближенную версию создал в 1860 году школьный учитель физики из Германии Филипп Рейс. Но его аппарат мог передавать лишь искаженные отдельные звуки. На родине Рейса изобретение не оценили, и он уехал в Штаты, где был арестован по обвинению в шарлатанстве, потому как американцы были уверены в невозможности передачи голоса по проводам. А вот будущий создатель первого настоящего телефона А. Г. Белл, преподаватель в школе для глухонемых, ознакомился с работой Рейса. Он хотел на ее основе создать аппарат, который бы превращал звуки в световые сигналы, чтобы научить глухих детей говорить. В результате совершенно случайным образом он создал телефон и запатентовал его 14 февраля 1876 года. По утверждению самого Белла, он смог создать подобное устройство только потому, что совершенно не знал законов электротехники. «Трубка Белла» – прообраз привычного для нас аппарата – была создана в 1878 году.
Американец Махлон Лумис в 1868 году представил первый прототип линии беспроводной связи, протяженность ее была около 22 км. Именно он считал возможность создания международной беспроводной связи реальной при условии, что человечество сможет научиться использовать электричество из атмосферы. Лумис говорил о радиоволнах, существование которых было подтверждено Генрихом Герцем только через 19 лет.
Идеи Лумиса были воплощены в жизнь А. С. Поповым, который и разработал первое в мире радио, представленное ученым умам Петербургского университета 25 апреля 1895 года (по старому стилю 7 мая). А 24 мая 1896 года произошла передача первой в мире текстовой радиограммы, состоявшей из двух слов «Генрих Герц». Это была дань Попова великому открытию немецкого ученого. Кстати, идею об использовании беспроводной связи на кораблях для передачи оперативных сообщений и сигналов бедствия предложил именно Попов.
Конец XIX века стал третьей мощной волной информационной революции, потому как появилась возможность передавать сведения на любые расстояния благодаря телеграфу, телефону и радио.
9 мая 1911 года русский ученый Б. Л. Розинг впервые продемонстрировал общественности изображение простых недвижимых фигур, представленное на экране кинескопа. Американец Чарльз Джекинс в 1923 году осуществил передачу движущегося изображения. Но это были примеры механического телевидения. Однако только в 1928 году изобретатели И. Ф. Белянский и Б. П. Грабовский провели опыт передачи движущегося изображения с помощью электронно-лучевой трубки, который считается моментом зарождения современного телевидения. Изобретение иконоскопа в 1931 году стало прорывом в достижении четкости изображения. С 1934 года немецкий телеканал DRF стал первым в истории, вещающим регулярно электронное телевидение. С 1936 года в Великобритании появился телеканал высокой четкости, а в 1938 году регулярное телевизионное вещание началось и в СССР.
С середины ХХ века история средств хранения, передачи и обработки информации получила новый гигантский виток. Идея спутниковой связи была выдвинута еще в 1945 году англичанином Артуром Кларком, а уже 4 октября 1957 года в СССР с помощью ракеты-носителя запустили первый искусственный спутник Земли. С этого момента началась космическая эра развития общества. Спутник стал первым космическим объектом, информация с которого принималась на Земле. Первый спутник был чуть более полуметра в диаметре и весил всего 83 кг. В дальнейшем спутниковая система получила колоссальное развитие и стала использоваться для различных сфер деятельности человека: ретрансляции, телевидения, радионавигации и прочего.
Пейджинговая, сотовая связь, оптоволоконные линии связи – все это шаги на пути создания глобальной сети коммуникаций. Создание компьютеров было важным, но промежуточным этапом. Именно микропроцессорные системы совершили революцию в способах передачи информации. Цифровая коммуникация внесла те изменения, благодаря которым информация стала ключевым элементом современного общества. Сеть завоевала мир и стала неотъемлемой частью всех его сфер: политики, образования, искусства, промышленности. Географические рамки оказались размыты, ведь сеть мгновенно соединяет людей на противоположных полюсах планеты за считанные секунды. Это гигантский шаг в развитии средств передачи данных.
fb.ru
Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
(ГОУВПО «АМГУ»)Факультет математики и информатикиРеферат по дисциплине:
«Информатика»
Тема: «История кодировки информации»Выполнил: студент группы
Проверил: ____
г. Благовещенск, 2010СОДЕРЖАНИЕВведение
1. Кодирование символов: основа для обеспечения возможности работы компьютеров с текстовыми данными
2. Ранняя история кодирования символов естественных языков
3. Таблицы символов и методы кодирования, применяемые для работы с многоязычными текстами
Заключение
Библиографический список
ВВЕДЕНИЕВажнейшей для большинства людей возможностью компьютерной техники является не то, что эта техника может просто быстро производить математические вычисления - ведь множество людей до сих пор ведут финансовые расчёты, используя микрокалькуляторы, а не ПК, - а то, что компьютерная техника может быть использована для работы с текстовыми данными. Вероятно, каждый должен согласиться с тем, что подавляющее большинство пользователей ПК используют программы для обработки текстов чаще, чем программы какого-либо другого назначения. И с тем, что сейчас сложно будет найти компьютер, на котором не была бы установлена какая-либо программа для обработки текстов. 1 КОДИРОВАНИЕ СИМВОЛОВ: ОСНОВА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВОЗМОЖНОСТИ РАБОТЫ КОМПЬЮТЕРОВ С ТЕКСТОВЫМИ ДАННЫМИ.В современных компьютерных системах символы, которые люди используют для записи и передачи текстов на своём языке, кодируются с помощью чисел, записанных в двоичной системе счисления. Это делается потому, что микропроцессоры, лежащие в основе современных компьютерных систем, могут делать, по сути, лишь две вещи: производить действия двоичной арифметики и выполнять Булевы логические операции.
Поэтому когда ПК, к примеру, записывает букву "A" на дискету, он не создаёт изображения буквы "A" на магнитном носителе, а записывает на него двоичное число (состоящее из нолей и единиц), соответствующее букве "A" в специальной таблице символов. Вы спросите: но ведь ПК создаёт изображение буквы "A" на дисплее, когда я нажимаю клавишу "A"!? Конечно. Когда Вы нажимаете клавишу с буквой "A", первая вещь, которая при этом происходит - в клавиатуре генерируется число, соответствующее букве "A". ПК использует это число для выборки изображения буквы "A" из файла шрифта, в котором изображение каждой буквы пронумеровано в порядке, определяемом той или иной таблицей символов. Лишь после этого соответствующее изображение появляется на экране. То же самое происходит при печати текста, с той лишь разницей, что изображение буквы "A" оказывается на бумаге, а не на дисплее. Такая система, использующая а) пронумерованные таблицы символов и б) числа (двоичные коды) для внутреннего представления в компьютерах символов естественных языков, позволяет ПК гибко и эффективно делать такие вещи, которые невозможно было реализовать на простой пишущей машинке. ПК может не только распечатывать текст на бумаге, но позволяет также хранить, модифицировать, сортировать, принимать и передавать текстовые данные с умопомрачительно высокой скоростью. Наконец, при наличии соответствующего ПО ПК может быть использован для работы с текстами не на каком-то строго заданном одном, а сразу на многих языках.2. РАННЯЯ ИСТОРИЯ КОДИРОВАНИЯ СИМВОЛОВ ЕСТЕСТВЕННЫХ ЯЗЫКОВ.Телеграфия и начало электронной обработки данных
Каждый, кто когда-нибудь смотрел кино об американском Западе XIX-го века, знает, что первым методом кодирования, широко применяемым для преобразования символов и текстов в электронный вид, был метод, предложенный Морзе. То, что этот метод кодирования был изобретён для передачи сообщений по телеграфным линиям, а не для обработки текстов в компьютерах, общеизвестно. Однако гораздо меньшее количество людей знает, что его изобретатель, американец Сэмюэл Финли Бриз Морзе (1791-1872), был также известным художником. В своё время он изучал рисование в Лондоне и там узнал об исследованиях электромагнетизма, проводимых британскими учёными. Возвращаясь по морю в США в 1832-м году, он задумал создать свою собственную систему телеграфа. Именно с этой системы началось движение в сторону того мира электронных сетей, в котором мы сейчас живём, и именно за её разработку Морзе снискал славу "американского Леонардо да Винчи". Морзе изобрёл метод кодирования, который он использовал для посылки своего исторического сообщения, в 1838-м году. Метод кодирования Морзе напоминает двоичный код, используемый в современных компьютерах, тем, что он тоже базировался на двух возможных значениях - в случае метода кодирования Морзе, это были точка или тире. Однако в отличие от современных методов кодирования, используемых для нумерации символов в современных компьютерах, комбинации точек и тире, используемые для представления символов в методе кодирования Морзе, были разной длины. Морзе использовал принцип, по которому наиболее часто употребляемым буквам ставились в соответствие наиболее короткие последовательности из точек и тире, что существенно сокращало длину сообщения. Например, наиболее часто используемой в английском языке букве "E" в методе кодирования Морзе соответствует одна точка; второй по частоте использования букве английского языка - "T" - одно тире. Интересно, что Морзе подсчитывал частоту использования букв не путём изучения текстов, а путём подсчёта литер каждого типа в типографском наборе. Результатом его поистине каторжного труда стал высокоэффективный метод кодирования, который с некоторыми изменениями используется до сих пор, хотя с момента его изобретения прошло уже более 160 лет.
Следующим существенным прорывом вперёд в технологии телеграфа был примитивный печатающий телеграфный аппарат, или "телетайп"; его запатентовал во Франции в 1874-м году Жан Морис Эмиль Бодо (1845-1903). Как и телеграф Морзе, это изобретение привело к созданию новой системы кодирования символов - 5-битного метода кодирования Бодо. Метод кодирования Бодо стал первым в мире методом кодирования текстовых данных с помощью двоичных последовательностей. Сообщения, для передачи которых использовалась система кодирования Бодо, распечатывались операторами на узкие ленты для двухканальной связи с помощью специальных 5-клавишных клавиатур. В более поздних версиях устройства использовались клавиатуры с буквами, которые уже автоматически генерировали соответствующую той или иной букве 5-битную последовательность. Другой особенностью телетайпа Бодо было мультиплексирование, обеспечивающее возможность одновременной работы до 6-ти операторов благодаря применению системы временного распределения. Это позволило значительно увеличить пропускную способность телеграфной линии. Предложенная Бодо аппаратура зарекомендовала себя весьма положительно и оставалась в широком применении в XX-м веке, пока её не вытеснили телефоны и персональные компьютеры.
1890-й год: американское Бюро статистики и появление в нём новой системы для кодирования символов
Конец XIX-го века ознаменовался изобретением ещё одной системы для кодирования символов естественных языков. Он была создана в США для обработки данных, собираемых во время переписей населения, молодым американским* изобретателем, которого звали Герман Холлерит (1860-1929). После окончания Нью-Йоркской Колумбийской школы горного дела в 1879-м году, в 1880-м Холлерит устроился на работу в Бюро статистики при Министерстве внутренних дел США. Последствия этого, казалось бы, незначительного события сказывались впоследствии вплоть до 1970-х годов, "золотой эры" больших вычислительных машин. Герман Холлерит был ни кем иным, как изобретателем кода Холлерита, использовавшегося для записи алфавитно-цифровой информации на бумажных перфорированных картах. С появлением перфокарт в американских массах возникло шуточное выражение 'do not fold, spindle, or mutilate' ("не гнуть, не тянуть, не мять"), которое оставляло у многих американцев впечатление, что компьютеры скоро будут полностью контролировать их общество.
В системе кодирования Холлерита, на первый взгляд, двоичная последовательность, соответствующая одному алфавитно-цифровому символу, регистрировалась в 12-ти горизонтальных рядах перфокарты, и поскольку каждый из рядов мог быть перфорирован или не перфорирован (содержать 1 или 0), это давало бы 12-битный метод кодирования. Максимально возможное количество элементов, которое могло бы быть представлено с помощью такого метода кодирования - 212, то есть 4096. На самом же деле таблица символов, используемая в системе Холлерита, содержала только 69 символов - это были заглавные латинские буквы, арабские цифры, знаки препинания и некоторые другие символы. Таким образом, реальные возможности системы кодирования Холлерита по представлению текстовых данных были сравнимы даже с таковыми возможностями системы кодирования Бодо. Зачем же тогда, спросит читатель, на перфокарте было предусмотрено так много горизонтальных рядов? Одной из причин этому является тот факт, что большее количество рядов позволяет кодировать данные, производя меньшее количество перфораций, а это было критично, так как работа с перфораторами карт в течение многих лет производилась вручную. Поскольку рядов было много, для кодирования каждой из 10 арабских цифр (а также 2-х букв латинского алфавита) было достаточно сделать всего одну перфорацию на один вертикальный ряд. Оставшиеся 24 буквы латинского алфавита кодировались с помощью двух перфораций. Для кодирования знаков препинания и прочих символов требовалось сделать 2 или больше перфораций, поэтому нередко они вообще не использовались.
3. ТАБЛИЦЫ СИМВОЛОВ И МЕТОДЫ КОДИРОВАНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ РАБОТЫ С МНОГОЯЗЫЧНЫМИ ТЕКСТАМИРанние многоязычные таблицы символов и методы кодирования
Изначально таблицы символов применялись только для удовлетворения нужд по обмену информацией и редактированию текстов на национальных языках конкретных государств, однако в реальном мире нередко бывает необходимо использовать в одном документе символы нескольких разных языков одновременно. Так, книгоиздательской промышленности нужно использовать множество символов иностранных языков при выпуске словарей иностранных слов или, например, книг иностранных авторов на языке оригинала. А с тех пор, как появилась сеть Internet, похоже, каждый человек по мере работы в ней будет сталкиваться с данными на иностранном языке, написанными набором символов, используемых другими нациями.
По этой причине эффективные многоязычные таблицы символов и методы для кодирования этих символов совершенно необходимы для жизни в XXI-м веке, но проблема в том, что они слишком долго не являлись предметом научных исследований и разработок. Самые первые такие таблицы и методы кодирования появились в первой половине 1980-х, в те времена, когда большинство компьютеров были 8-битными и 16-битными.
Наиболее достойными внимания среди них были рабочие станции Star, производимые корпорацией Xerox и имеющие программу для обработки многоязычных текстов, называемую ViewPoint, а также офисные компьютеры модели 5550, производимые корпорацией IBM. Обе эти системы позволяли работать с большим количеством азиатских языков, в дополнение к большому количеству языков, использующих латинский алфавит, но они так никогда и не вошли в широкое употребление из-за дороговизны. Однако многоязычная таблица символов, предложенная корпорацией Xerox, была взята на вооружение специалистами по компьютерной технике и лингвистами в США. Это в конце концов привело к созданию движения Unicode, предложившего свою многоязычную таблицу символов (и методы кодирования этих символов), которая сейчас является одним из главных соперников в борьбе за международное признание.
Проект TRON - многоязычная таблица символов и многоязычное окружение.
Таблица символов и метод кодирования TRON, а также многоязычное окружение TRON были впервые описаны на английском языке во время проведения 3-го симпозиума по проекту TRON в 1987-м году. В применённом в TRON подходе к обработке многоязычных документов существует ряд особенностей, делающих его уникальным. Одна из них состоит в том, что таблица символов TRON расширяема практически до бесконечности, что позволяет включить в нес символы всех без исключения языков, когда-либо использовавшихся (и используемых сейчас) человечеством, и даже символы тех языков, которые ещё не изобретены. Это реализовано с помощью escape-последовательностей, которые используются для переключения между очень большим количеством ("внутренних") таблиц, которые содержат символы, кодируемые с помощью 8-ми и 16-ти бит. Кроме того, в TRON имеются коды для идентификации языка, которые необходимы, например, для возможности реализации программ для правильной сортировки текстовых данных, содержащих символы разных языков.
Unicode и ISO 10646
Как уже было сказано выше, американские компьютерные корпорации начали в первой половине 1980-х гг. работу над созданием многоязычной таблицы символов и методов для кодирования этих символов. Результаты исследовательских работ в данной области, проведённых корпорациями Xerox и IBM, были успешно воплощены этими корпорациями в своих компьютерных системах. Исследователи из Xerox в последующем "обратили в свою веру" представителей других компьютерных корпораций США, и в конце концов они вместе начали проект американской индустрии, названный Unification Code, или Unicode, главной задачей которого было сведение всех существующих в мире таблиц символов в единую таблицу символов. ЗАКЛЮЧЕНИЕКак знает каждый, кто имеет хотя бы самое общее представление о мире компьютерной техники, будущее компьютеров начинает обращаться вокруг компьютерных сетей мирового масштаба. Сегодняшняя сеть Internet представляет из себя эту глобальную общемировую сеть пока в эмбриональном состоянии. Тем не менее, эти компьютерные сети мирового масштаба не смогут стать эффективными до тех пор, пока не будет проложено больше высокоскоростных линий связи, пока они не будут подключены к заводам, офисам и жилищам, и пока не будет создано новых стандартов, регламентирующих процессы обмена информацией. Среди прочих стандартов этого рода, одним из наиболее важных будет стандарт, определяющий многоязычную таблицу символов и способ для кодирования этих символов, используемые для обеспечения обработки данных на всех языках мира.
На данный момент для решения этой задачи предложено два стандарта. Один из них - это TRON, включающий в себя таблицу символов TRON и многоязычное окружение TRON, а другой - это Unicode. Тем временем многоязычный текстовый редактор Mule, работающий в UNIX и Unix-совместимых ОС, представляет собой временное решение.
Что произойдёт в будущем? Это сложно предсказать, но поскольку американские корпорации-поставщики компьютерной техники и ПО с помощью правительства США или без таковой пытаются внедрить Unicode в окружающий их мир своими традиционными методами, в виде открытия рыночной кампании, наиболее вероятным исходом будет битва между соперничающими стандартами, один из которых в конце концов будет решено использовать в качестве базового. И это будет тот стандарт, который, подчеркнём, выберут пользователи (а не производители) компьютерных систем.
Коммерчески доступная, базированная на BTRON операционная система работает на том же самом аппаратном обеспечении, что и базированная на Unicode Microsoft Windows NT, поэтому в Японии всем пользователям достаточно всего лишь переключиться с одной используемой на жёстком диске файловой системы на другую, для того, чтобы сделать выбор по своему усмотрению. Более того, поскольку протоколы Internet, как было сказано выше, позволяют использовать любые таблицы символов и методы кодирования символов, эта битва стандартов окажет лишь незначительное влияние на строение сетей передачи данных.
И поэтому можно с уверенностью сказать, что у пользователей персональных компьютеров, впервые за долгое время, реально появился выбор!
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК1. Катаев. "Текстовый процессор ЛЕКСИКОН (от Н до С)". Москва, 1992, изд-во "Радио и связь. 2. А.Е. Борзенко. "IBM PC: устройство, ремонт, модернизация". 2-е изд., 1996, Москва, изд-во "КомпьютерПресс". 3. В.Д. Пекелис. "Кибернетика от А до Я". 3-е изд., 1990, Москва, изд-во "Детская литература".4. Дмитриев В.И. Прикладная теория информации. М.: Высшая школа, 1989.
bukvasha.ru
Основные данные о работе
Версия шаблона
1.1
Филиал
Московский
Вид работы
Курсовая работа
Название дисциплины
Информационные технологии
Тема
История развития информационных технологий
Фамилия студента
Пинтелина
Имя студента
Олеся
Отчество студента
Геннадиевна
№ контракта
25500070609093
Содержание
Введение
Глава 1. Развитие информационных технологий в период с XIV по XVII век
Глава 2. Развитие информационных технологий с XVIII по XX век
Заключение
Глоссарий
Список использованных источников
Список сокращений
Введение
Я выбрала эту тему, потому что считаю ее интересной и актуальной. Далее я попытаюсь объяснить, почему я сделала такой выбор и изложу некоторые исторические данные по этой теме.
В истории человечества можно выделить несколько этапов, которые человеческое общество последовательно проходило в своем развитии. Эти этапы различаются основным способом обеспечения обществом своего существования и видом ресурсов, использующимся человеком и играющим главную роль при реализации данного способа. К таким этапам относятся: этапы собирательства и охоты, аграрный и индустриальный. В наше время наиболее развитые страны мира находятся на завершающей стадии индустриального этапа развития общества. В них осуществляется переход к следующему этапу, который назван «информационным». В данном обществе определяющая роль принадлежит информации. Инфраструктуру общества формируют способы и средства сбора, обработки, хранения и распределения информации. Информация становится стратегическим ресурсом.
Поэтому со второй половины ХХ века в цивилизованном мире основным, определяющим фактором социально-экономического развития общества становится переход от «экономики вещей» к «экономике знаний», происходит существенное увеличение значения и роли информации в решении практически всех задач мирового сообщества. Это является убедительным доказательством того, что научно-техническая революция постепенно превращается в интеллектуально-информационную, информация становится не только предметом общения, но и прибыльным товаром, безусловным и эффективным современным средством организации и управления общественным производством, наукой, культурой, образованием и социально-экономическим развитием общества в целом.
Современные достижения информатики, вычислительной техники, оперативной полиграфии и телекоммуникации породили новый вид высокой технологии, а именно информационную технологию.
Результаты научных и прикладных исследований в области информатики, вычислительной техники и связи создали прочную базу для возникновения новой отрасли знания и производства — информационной индустрии. В мире успешно развивается индустрия информационных услуг, компьютерного производства и компьютеризация, как технология автоматизированной обработки информации; небывалого размаха и качественного скачка достигла индустрия и технология в области телекоммуникации — от простейшей линии связи до космической, охватывающей миллионы потребителей и представляющей широкий спектр возможностей по транспортировке информации и взаимосвязи ее потребителей.
Весь этот комплекс (потребитель с его задачами, информатика, все технические средства информационного обеспечения, информационная технология и индустрия информационных услуг и др.) составляет инфраструктуру и информационное пространство для осуществления информатизации общества.
Таким образом, информатизация это комплексный процесс информационного обеспечения социально-экономического развития общества на базе современных информационных технологий и соответствующих технических средств.
И поэтому проблема информатизации общества стала приоритетной и значение ее в обществе постоянно нарастает.
Глава 1. Развитие информационных технологий в период с XIV по XVIII век
История создания средств цифровой вычислительной техники уходит вглубь веков. Она увлекательна и поучительна, с нею связаны имена выдающихся ученых мира.
В дневниках гениального итальянца Леонардо да Винчи (1452 — 1519), уже в наше время был обнаружен ряд рисунков, которые оказались эскизным наброском суммирующей вычислительной машины на зубчатых колесах, способной складывать 13- разрядные десятичные числа. Специалисты известной американской фирмы IBM воспроизвели машину в металле и убедились в полной состоятельности идеи ученого. Его суммирующую машину можно считать изначальной вехой в истории цифровой вычислительной техники. Это был первый цифровой сумматор, своеобразный зародыш будущего электронного сумматора — важнейшего элемента современных ЭВМ, пока еще механический, очень примитивный (с ручным управлением). В те далекие от нас годы гениальный ученый был, вероятно, единственным на Земле человеком, который понял необходимость создания устройств для облегчения труда при выполнении вычислений.
Однако потребность в этом была настолько малой, что лишь через сто с лишним лет после смерти Леонардо да Винчи нашелся другой европеец — немецкий ученый Вильгельм Шиккард (1592-1636), не читавший, естественно, дневников великого итальянца, который предложил свое решение этой задачи. Причиной, побудившей Шиккарда разработать счетную машину для суммирования и умножения шестиразрядных десятичных чисел, было его знакомство с польским астрономом И.Кеплером. Ознакомившись с работой великого астронома, связанной, в основном, с вычислениями, Шиккард загорелся идеей оказать ему помощь в нелегком труде. В письме, на его имя, отправленном в 1623 г., он приводит рисунок машины и рассказывает как она устроена. К сожалению, данных о дальнейшей судьбе машины история не сохранила. По-видимому, ранняя смерть от чумы, охватившей Европу, помешала ученому выполнить его замысел.
Об изобретениях Леонардо да Винчи и Вильгельма Шиккарда стало известно лишь в наше время. Современникам они были неизвестны.
В XYII веке положение меняется. В 1641 — 1642 гг. девятнадцатилетний Блез Паскаль (1623 — 1662), тогда еще мало кому известный французский ученый, создает действующую суммирующую машину («паскалину») см. приложение А. В начале он сооружал ее с одной единственной целью — помочь отцу в расчетах, выполняемых при сборе налогов. В последующие четыре года им были созданы более совершенные образцы машины. Они были шести и восьми разрядными, строились на основе зубчатых колес, могли производить суммирование и вычитание десятичных чисел. Было создано примерно 50 образцов машин, Б.Паскаль получил королевскую привилегию на их производство, но практического применения «паскалины» не получили, хотя о них много говорилось и писалось (в основном, во Франции).
В 1673г. другой великий европеец, немецкий ученый Вильгельм Готфрид Лейбниц (1646 — 1716), создает счетную машину (арифметический прибор, по словам Лейбница) для сложения и умножения двенадцатиразрядных десятичных чисел. К зубчатым колесам он добавил ступенчатый валик, который позволял осуществлять умножение и деление. "… Моя машина дает возможность совершать умножение и деление над огромными числами мгновенно, притом не прибегая к последовательному сложению и вычитанию", — писал В. Лейбниц одному из своих друзей.
В цифровых электронных вычислительных машинах (ЭВМ), появившихся более двух веков спустя, устройство, выполняющее арифметические операции (те же самые, что и «арифметический прибор» Лейбница), получило название арифметического. Позднее, по мере добавления ряда логических действий, его стали называть арифметико-логическим. Оно стало основным устройством современных компьютеров.
Таким образом, два гения XVII века, установили первые вехи в истории развития цифровой вычислительной техники.
Заслуги В.Лейбница, однако, не ограничиваются созданием «арифметического прибора». Начиная со студенческих лет и до конца жизни он занимался исследованием свойств двоичной системы счисления, ставшей в дальнейшем, основной при создании компьютеров. Он придавал ей некий мистический смысл и считал, что на ее базе можно создать универсальный язык для объяснения явлений мира и использования во всех науках, в том числе в философии. Сохранилось изображение медали, нарисованное В.Лейбницем в 1697 г., поясняющее соотношение между двоичной и десятичной системами исчисления (см. приложение Б).
В 1799 г. во Франции Жозеф Мари Жакар (1752 — 1834) изобрел ткацкий станок, в котором для задания узора на ткани использовались перфокарты. Необходимые для этого исходные данные записывались в виде пробивок в соответствующих местах перфокарты. Так появилось первое примитивное устройство для запоминания и ввода программной (управляющей ткацким процессом в данном случае) информации.
В 1795 г. там же математик Гаспар Прони (1755 — 1839), которому французское правительство поручило выполнение работ, связанных с переходом на метрическую систему мер, впервые в мире разработал технологическую схему вычислений, предполагающую разделение труда математиков на три составляющие. Первая группа из нескольких высококвалифицированных математиков определяла (или разрабатывала) методы численных вычислений, необходимые для решения задачи, позволяющие свести вычисления к арифметическим операциям — сложить, вычесть, умножить, разделить. Задание последовательности арифметических действий и определение исходных данных, необходимых при их выполнении («программирование») осуществляла вторая, несколько более расширенная по составу, группа математиков. Для выполнения составленной «программы», состоящей из последовательности арифметических действий, не было необходимости привлекать специалистов высокой квалификации. Эта, наиболее трудоемкая часть работы, поручалась третьей и самой многочисленной группе вычислителей. Такое разделение труда позволило существенно ускорить получение результатов и повысить их надежность. Но главное состояло в том, что этим был дан импульс дальнейшему процессу автоматизации, самой трудоемкой (но и самой простой!) третьей части вычислений — переходу к созданию цифровых вычислительных устройств с программным управлением последовательностью арифметических операций.
--PAGE_BREAK--Этот завершающий шаг в эволюции цифровых вычислительных устройств (механического типа) сделал английский ученый Чарльз Беббидж (1791 — 1871). Блестящий математик, великолепно владеющий численными методами вычислений, уже имеющий опыт в создании технических средств для облегчения вычислительного процесса (разностная машина Беббиджа для табулирования полиномов, 1812 — 1822гг.), он сразу увидел в технологии вычислений, предложенной Г.Прони, возможность дальнейшего развития своих работ. Аналитическая машина (так назвал ее Беббидж), проект которой он разработал в 1836 — 1848 годах, явилась механическим прототипом появившихся спустя столетие ЭВМ. В ней предполагалось иметь те же, что и в ЭВМ пять основных устройств: арифметическое, памяти, управления, ввода, вывода.
Для арифметического устройства Ч. Беббидж использовал зубчатые колеса, подобные тем, что использовались ранее (см.приложение В). На них же Ч. Беббидж намеревался построить устройство памяти из 1000 пятидесятиразрядных регистров (по 50 колес в каждом). Программа выполнения вычислений записывалась на перфокартах, на них же записывались исходные данные и результаты вычислений. В число операций, помимо четырех арифметических, была включена операция условного перехода и операции с кодами команд. Автоматическое выполнение программы вычислений обеспечивалось устройством управления. Время сложения двух пятидесятиразрядных десятичных чисел составляло, по расчетам ученого, 1 сек, умножения — 1 мин.
Механический принцип построения устройств, использование десятичной системы счисления, затрудняющей создание простой элементной базы, не позволили Ч. Беббиджу полностью реализовать свой далеко идущий замысел, пришлось ограничиться скромными макетами. Иначе, по размерам машина сравнялась бы с локомотивом, и чтобы привести в движение ее устройства понадобился бы паровой двигатель.
Программы вычислений на машине Беббиджа, составленные дочерью Байрона Адой Августой Лавлейс (1815 — 1852), поразительно схожи с программами, составленными, впоследствии, для первых ЭВМ. Не случайно замечательную женщину назвали первым программистом мира.
Еще более изумляют ее высказывания по поводу возможностей машины:
"… Нет конца демаркационной линии, ограничивающей возможности аналитической машины. Фактически аналитическую машину можно рассматривать как материальное и механическое выражение анализа".
Несмотря на все старания Ч.Беббиджа и А.Лавлейс машину построить не удалось… Современники, не видя конкретного результата, разочаровались в работе ученого. Он опередил свое время. И сам понимал это: «Вероятно пройдет половина столетия, прежде чем кто-нибудь возмется за такую малообещающую задачу без тех указаний, которые я оставил после себя. И если некто, не предостереженный моим примером, возьмет на себя эту задачу и достигнет цели в реальном конструировании машины, воплощающей в себя всю исполнительную часть математического анализа с помощью простых механических или других средств, я не побоюсь поплатиться своей репутацией в его пользу, т.к. только он один полностью сможет понять характер моих усилий и ценность их результатов». После смерти Ч.Беббиджа Комитет Британской научной ассоциации, куда входили крупные ученые, рассмотрел вопрос, что делать с неоконченной аналитической машиной и для чего она может быть рекомендована.
К чести Комитета было сказано: "… Возможности аналитической машины простираются так далеко, что их можно сравнить только с пределами человеческих возможностей… Успешная реализация машины может означать эпоху в истории вычислений, равную введению логарифмов".
Еще один выдающийся англичанин оказался непонятым, это был Джордж Буль (1815 — 1864). Разработанная им алгебра логики (алгебра Буля) нашла применение лишь в следующем веке, когда понадобился математический аппарат для проектирования схем ЭВМ, использующих двоичную систему счисления. «Соединил» математическую логику с двоичной системой счисления и электрическими цепями американский ученый Клод Шенон в своей знаменитой диссертации (1936г.).
Глава 2. История развития информационных технологий с XVIII по XX век
Через 63 года после смерти Ч.Беббиджа нашелся «некто» взявший на себя задачу создать машину, подобную — по принципу действия, той, которой отдал жизнь Ч.Беббидж. Им оказался немецкий студент Конрад Цузе (1910 — 1985). Работу по созданию машины он начал в 1934г., за год до получения инженерного диплома. Конрад не знал ни о машине Беббиджа, ни о работах Лейбница, ни о алгебре Буля, которая подходит для того, чтобы проектировать схемы с использованием элементов, имеющих лишь два устойчивых состояния.
Тем не менее, он оказался достойным наследником В.Лейбница и Дж.Буля поскольку вернул к жизни уже забытую двоичную систему исчисления, а при расчете схем использовал нечто подобное булевой алгебре. В 1937г. машина Z1 (что означало Цузе 1) была готова и заработала.
Она была подобно машине Беббиджа чисто механической. Использование двоичной системы сотворило чудо — машина занимала всего два квадратных метра на столе в квартире изобретателя. Длина слов составляла 22 двоичных разряда. Выполнение операций производилось с использованием плавающей запятой. Для мантиссы и ее знака отводилось 15 разрядов, для порядка — 7. Память (тоже на механических элементах) содержала 64 слова (против 1000 у Беббиджа, что тоже уменьшило размеры машины). Числа и программа вводилась вручную. Через год в машине появилось устройство ввода данных и программы, использовавшее киноленту, на которую перфорировалась информация, а механическое арифметическое устройство заменило АУ последовательного действия на телефонных реле. В этом К.Цузе помог австрийский инженер Гельмут Шрайер, специалист в области электроники. Усовершенствованная машина получила название Z2. В 1941 г. Цузе с участием Г. Шрайера создает релейную вычислительную машину с программным управлением (Z3), содержащую 2000 реле и повторяющую основные характеристики Z1 и Z2. Она стала первой в мире полностью релейной цифровой вычислительной машиной с программным управлением и успешно эксплуатировалась. Ее размеры лишь немного превышали размеры Z1 и Z2.
Еще в 1938 г. Г.Шрайер, предложил использовать для построения Z2 электронные лампы вместо телефонных реле. К.Цузе не одобрил его предложение. Но в годы Второй мировой войны он сам пришел к выводу о возможности лампового варианта машины. Они выступили с этим сообщением в кругу ученых мужей и подверглись насмешкам и осуждению. Названная ими цифра — 2000 электронных ламп, необходимых для построения машины, могла остудить самые горячие головы. Лишь один из слушателей поддержал их замысел. Они не остановились на этом и представили свои соображения в военное ведомство, указав, что новая машина могла бы использоваться для расшифровки радиограмм союзников.
Но шанс создать в Германии не только первую релейную, но и первую в мире электронную вычислительную машину был упущен.
К этому времени К.Цузе организовал небольшую фирму, и ее усилиями были созданы две специализированные релейные машины S1 и S2. Первая — для расчета крыльев «летающих торпед» — самолетов-снарядов, которыми обстреливался Лондон, вторая — для управления ими. Она оказалась первой в мире управляющей вычислительной машиной.
К концу войны К. Цузе создает еще одну релейную вычислительную машину — Z4. Она окажется единственной сохранившейся из всех машин, разработанных им. Остальные будут уничтожены при бомбежке Берлина и заводов, где они выпускались.
И так, К.Цузе установил несколько вех в истории развития компьютеров: первым в мире использовал при построении вычислительной машины двоичную систему исчисления (1937г.), создал первую в мире релейную вычислительную машину с программным управлением (1941г.) и цифровую специализированную управляющую вычислительную машину (1943г.).
Эти воистину блестящие достижения, однако, существенного влияния на развитие вычислительной техники в мире не оказали.
Дело в том, что публикаций о них и какой-либо рекламы из-за секретности работ не было, и поэтому о них стало известно лишь спустя несколько лет после завершения Второй мировой войны.
По другому развивались события в США. В 1944 г. ученый Гарвардского университета Говард Айкен (1900-1973) создает первую в США (тогда считалось первую в мире.) релейно-механическую цифровую вычислительную машину МАРК-1. По своим характеристикам (производительность, обьем памяти) она была близка к Z3, но существенно отличалась размерами (длина 17м, высота 2,5м, вес 5 тонн, 500 тысяч механических деталей).
В машине использовалась десятичная система счисления. Как и в машине Беббиджа в счетчиках и регистрах памяти использовались зубчатые колеса. Управление и связь между ними осуществлялась с помощью реле, число которых превышало 3000. Г.Айкен не скрывал, что многое в конструкции машины он заимствовал у Ч. Беббиджа. «Если бы был жив Беббидж, мне нечего было бы делать», — говорил он. Замечательным качеством машины была ее надежность. Установленная в Гарвардском университете она проработала там 16 лет.
Вслед за МАРК-1 ученый создает еще три машины (МАРК-2, МАРК-3 и МАРК-4) и тоже с использованием реле, а не электронных ламп, объясняя это ненадежностью последних.
В отличие от работ Цузе, которые велись с соблюдением секретности, разработка МАРК1 проводилась открыто и о создании необычной по тем временам машины быстро узнали во многих странах. Дочь К.Цузе, работавшая в военной разведке и находившаяся в то время в Норвергии, прислала отцу вырезку из газеты, сообщающую о грандиозном достижении американского ученого.
К.Цузе мог торжествовать. Он во многом опередил появившегося соперника. Позднее он направит ему письмо и скажет об этом. А правительство Германии в 1980г. выделит ему 800 тыс. марок для воссоздания Z1, что он и осуществил вместе с помогавшими ему студентами. Своего воскресшего первенца К.Цузе передал на вечное хранение в музей вычислительной техники в Падеборне.
Продолжить рассказ о Г.Айкене хочется любопытным эпизодом. Дело в том, что работы по созданию МАРК1 выполнялись на производственных помещениях фирмы IBM. Ее руководитель в то время Том Уотсон, любивший порядок во всем, настоял, чтобы огромная машина была «одета» в стекло и сталь, что делало ее очень респектабельной. Когда машину перевезли в университет и представили публике, то имя Т.Уотсона в числе создателей машины не было упомянуто, что страшно разозлило руководителя IBM, вложившего в создание машины полмиллиона долларов. Он решил «утереть нос» Г.Айкену. В результате появился релейно-электронный монстр, в огромных шкафах которого размещались 23тыс. реле и 13тыс. электронных ламп. Машина оказалась не работоспособной. В конце-концов она была выставлена в Нью Йорке для показа неискушенной публике. На этом гиганте завершился период электро-механических цифровых вычислительных машин.
Что касается Г.Айкена, то, вернувшись в университет, он первым в мире, начал чтение лекций по новому тогда предмету, получившему сейчас название Computer Science — наука о компьютерах, он же, один из первых предложил использовать машины в деловых расчетах и бизнесе. Побудительным мотивом для создания МАРК-1 было стремление ГАйкена помочь себе в многочисленных расчетах, которые ему приходилось делать при подготовке диссертационной работы (посвященной, кстати, изучению свойств электронных ламп).
продолжение --PAGE_BREAK--Однако, уже надвигалось время, когда объем расчетных работ в развитых странах стал нарастать как снежный ком, в первую очередь в области военной техники, чему способствовала Вторая мировая война.
В 1941 г. сотрудники лаборатории баллистических исследований Абердинского артиллерийского полигона в США обратились в расположенную неподалеку техническую школу при Пенсильванском университете за помощью в составлении таблиц стрельбы для артиллерийских орудий, уповая на имевшийся в школе дифференциальный анализатор Буша — громоздкое механическое аналоговое вычислительное устройство. Однако, сотрудник школы физик Джон Мочли (1907-1986), увлекавшийся метереологией и смастеривший для решения задач в этой области несколько простейших цифровых устройств на электронных лампах, предложил нечто иное. Им было составлено (в августе 1942г.) и отправлено в военное ведомство США предложение о создании мощного компьютера (по тем временам) на электронных лампах. Эти, воистину исторические пять страничек были положены военными чиновниками под сукно, и предложение Мочли, вероятно, осталось бы без последствий, если бы им не заинтересовались сотрудники полигона. Они добились финансирования проекта, и в апреле 1943 г. был заключен контракт между полигоном и Пенсильванским университетом на создание вычислительной машины, названной электронным цифровым интегратором и компьютером (ЭНИАК). На это отпускалось 400 тыс. долларов. К работе было привлечено около 200 человек, в том числе несколько десятков математиков и инженеров.
Руководителями работы стали Дж. Мочли и талантливый инженер-электронщик Преспер Эккерт (1919 — 1995). Именно он предложил использовать для машины забракованные военными представителями электронные лампы (их можно было получить бесплатно). Учитывая, что требуемое количество ламп приближалось к 20тысячам, а средства, выделенные на создание машины, весьма ограничены, — это было мудрым решением. Он же предложил снизить напряжение накала ламп, что существенно увеличило надежность их работы. Напряженная работа завершилась в конце 1945 года. ЭНИАК был предъявлен на испытания и успешно их выдержал. В начале 1946г. машина начала считать реальные задачи. По размерам она была более впечатляющей, чем МАРК-1: 26м в длину, 6м в высоту, вес 35тонн. Но поражали не размеры, а производительность — она в 1000 раз превышала производительность МАРК 1. Таков был результат использования электронных ламп!
В остальном ЭНИАК мало чем отличался от МАРК-1. В нем использовалась десятичная система исчисления. Разрядность слов — 10десятичных разрядов. Емкость электронной памяти — 20слов. Ввод программ — с коммутационного поля, что вызывало массу неудобств: смена программы занимала многие часы и даже дни.
В 1945г., когда завершались работы по созданию ЭНИАК, и его создатели уже разрабатывали новый электронный цифровой компьютер ЭДВАК в котором намеривались размещать программы в оперативной памяти, чтобы устранить основной недостаток ЭНИАКа — сложность ввода программ вычислений, к ним в качестве консультанта был направлен выдающийся математик, участник Матхеттенского проекта по созданию атомной бомбы Джон фон Нейман (1903-1957). Следует сказать, что разработчики машины, судя по всему, не просили этой помощи. Дж.Нейман, вероятно, сам проявил инициативу, услышав от своего приятеля Г.Голдстайна, математика, работавшего в военном ведомстве, об ЭНИАКе. Он сразу оценил перспективы развития новой техники и принял самое активное участие в завершении работ по созданию ЭДВАКа. Написанная им часть отчета по машине, содержала общее описание ЭДВАКа и основные принципы построения машины (1945г.).
Она была размножена Г.Голдстайном (без согласования с Дж. Мочли и П. Эккертом) и разослана в ряд организаций. В 1946г. Нейманом, Голдстайном и Берксом (все трое работали в Принстонском институте перспективных исследований) был составлен еще один отчет («Предварительное обсуждение логического конструирования устройства», июнь 1946г.), который содержал развернутое и детальное описание принципов построения цифровых электронных вычислительных машин. В том же году отчет был распространен на летней сессии Пенсильванского университета.
Изложенные в отчете принципы сводились к следующему.
1. Машины на электронных элементах должны работать не в десятичной, а двоичной системе исчисления.
2. Программа должна размещаться в одном из блоков машины — в запоминающем устройстве, обладающем достаточной емкостью и соответствующими скоростями выборки и записи команд программы.
3. Программа, так же как и числа, с которыми оперирует машина, записывается в двоичном коде. Таким образом, по форме представления команды и числа однотипны. Это обстоятельство приводит к следующим важным последствиям:
промежуточные результаты вычислений, константы и другие числа могут размещаться в том же запоминающем устройстве, что и программа;
числовая форма записи программы позволяет машине производить операции над величинами, которыми закодированы команды программы.
4. Трудности физической реализации запоминающего устройства, быстродействие которого соответствует скорости работы логических схем, требует иерархической организации памяти.
5. Арифметическое устройство машины конструируется на основе схем, выполняющих операцию сложения, создание специальных устройств для выполнения других операций нецелесообразно.
6. В машине используется параллельный принцип организации вычислительного процесса (операции над словами производятся одновременно по всем разрядам).
Нельзя сказать, что перечисленные принципы построения ЭВМ были впервые высказаны Дж.Нейманом и остальными авторами. Их заслуга в том, что они, обобщив накопленный опыт построения цифровых вычислительных машин, сумели перейти от схемных (технических) описаний машин к их обобщенной логически ясной структуре, сделали важный шаг от теоретически важных основ (машина Тьюринга) к практике построения реальных ЭВМ. Имя Дж.Неймана привлекло внимание к отчетам, а высказанные в них принципы и структура ЭВМ получили название неймановских.
Под руководством Дж.Неймана в Принстонском институте перспективных исследований в 1952г. была создана еще одна машина на электронных лампах МАНИАК (для расчетов по созданию водородной бомбы), а в 1954г. еще одна, уже без участия Дж.Неймана. Последняя была названа в честь ученого «Джониак». К сожалению, всего три года спустя Дж.Нейман тяжело заболел и умер.
Дж.Мочли и П.Эккерт, обиженные тем, что в отчёте Принстонского университета они не фигурировали и выстраданное ими решение располагать программы в оперативной памяти стали приписывать Дж.Нейману, а, с другой стороны, увидев, что многие, возникшие как грибы после дождя, фирмы стремятся захватить рынок ЭВМ, решили взять патенты на ЭНИАК.
Однако в этом им было отказано. Дотошные соперники разыскали информацию о том, что еще в 1938 — 1941 годах работавший в сельскохозяйственном училище штата Айова профессор математики Джон Атанасов (1903 -1996), болгарин по происхождению, вместе со своим помощником Клиффордом Бери разработал макет специализированной цифровой вычислительной машины (с использованием двоичной системы счисления) для решения систем алгебраических уравнений. Макет содержал 300 электронных ламп, имел память на конденсаторах. Таким образом, пионером ламповой техники в области компьютеров оказался Атанасов.
К тому же Дж.Мочли, как выяснил суд, разбиравший дело по выдаче патента, оказывается, был знаком с работами Атанасова не по наслышке, а провел пять дней в его лаборатории, в дни создания макета.
Что касается хранения программ в оперативной памяти и теоретического обоснования основных свойств современных компьютеров, то и здесь Дж.Мочли и П.Эккерт не были первыми. Еще в 1936г. об этом сказал Алан Тьюринг (1912 — 1953) — гениальный, математик, опубликовавший тогда свою замечательную работу «О вычислимых числах».
Полагая, что наиболее важная черта алгоритма (задания на обработку информации) — это возможность механического характера его выполнения, А.Тьюринг предложил для исследования алгоритмов абстрактную машину, получившую название «машина Тьюринга». В ней он предвосхитил основные свойства современного компьютера. Данные должны были вводиться в машину с бумажной ленты, поделенной на клетки-ячейки. Каждая из них содержала символ или была пустой. Машина не только могла обрабатывать записанные на ленте символы, но и изменять их, стирая старые и записывая новые в соответствии с инструкциями, хранимыми в ее внутренней памяти. Для этого она дополнялась логическим блоком, содержащим функциональную таблицу, определяющую последовательность действий машины. Иначе говоря, А.Тьюринг предусмотрел наличие некоторого запоминающего устройства для хранения программы действий машины. Но не только этим определяются его выдающиеся заслуги.
В 1942 — 1943 годах, в разгар Второй мировой войны, в Англии, в обстановке строжайшей секретности с его участием в Блечли-парке под Лондоном была построена и успешно эксплуатировалась первая в мире специализированная цифровая вычислительная машина «Колоссус» на электронных лампах для расшифровки секретных радиограмм немецких радиостанций. Она успешно справилась с поставленной задачей. Один из участников создания машины так оценил заслуги А.Тьюринга:«Я не хочу сказать, что мы выиграли войну благодаря Тьюрингу, но беру на себя смелость сказать, что без него мы могли ее и проиграть». После войны ученый принял участие в создании универсальной ламповой ЭВМ. Внезапная смерть на 41-м году жизни помешала реализовать в полной мере его выдающийся творческий потенциал. В память об А.Тьюринге в установлена премия его имени за выдающиеся работы в области математики и информатики. ЭВМ «Колоссус» восстановлена и хранится в музее местечка Блечли парк, где она была создана.
Однако, в практическом плане Дж.Мочли и П.Эккерт действительно оказались первыми, кто, поняв целесообразность хранения программы в оперативной памяти машины (независимо от А. Тьюринга), заложили это в реальную машину — свою вторую машину ЭДВАК. К сожалению ее разработка задержалась, и она была введена в эксплуатацию только в 1951г. В это время в Англии уже два года работала ЭВМ с хранимой в оперативной памяти программой! Дело в том, что в 1946 г. в разгар работ по ЭДВАК Дж.Мочли прочитал курс лекций по принципам построения ЭВМ в Пенсильванском университете. Среди слушателей оказался молодой ученый Морис Уилкс (родился в 1913г.) из Кембриджского университета, того самого, где сто лет назад Ч. Беббидж предложил проект цифровой машины с программным управлением. Вернувшись в Англию, талантливый молодой ученый сумел за очень короткий срок создать ЭВМ ЭДСАК (электронный компьютер на линиях задержки) последовательного действия с памятью на ртутных трубках с использованием двоичной системы исчисления и хранимой в оперативной памяти программой. В 1949 г. машина заработала. Так М. Уилкс оказался первым в мире, кто сумел создать ЭВМ с хранимой в оперативной памяти программой. В 1951 В 1951г. он же предложил микропрограммное управление операциями. ЭДСАК стал прототипом первой в мире серийной коммерческой ЭВМ ЛЕО (1953г.). Сегодня М. Уилкс — единственный из оставшихся в живых компьютерных пионеров мира старшего поколения, тех, кто создавал первые ЭВМ. Дж. Мочли и П. Эккерт пытались организовать собственную компанию, но ее пришлось продать из-за возникших финансовых затруднений. Их новая разработка — машина УНИВАК, предназначенная для коммерческих расчетов, перешла в собственность фирмы Ремингтон Рэнд и во многом способствовала ее успешной деятельности.
Хотя Дж. Мочли и П. Эккерт не получили патента на ЭНИАК, его создание стало, безусловно золотой вехой в развитии цифровой вычислительной техники, отмечающей переход от механических и электромеханических к электронным цифровым вычислительным машинам.
В 1996 г. по инициативе Пенсильванского университета многие страны мира отметили 50-летие информатики, связав это событие с 50-летием создания ЭНИАК. Для этого имелись многие основания — до ЭНИАКа и после ни одна ЭВМ не вызвала такого резонанса в мире и не имела такого влияния на развитие цифровой вычислительной техники как замечательное детище Дж. Мочли и П. Эккерта.
продолжение --PAGE_BREAK--Во второй половине нашего века развитие технических средств пошло значительно быстрее. Еще стремительней развивалась сфера программного обеспечения, новых методов численных вычислений, теория искусственного интеллекта.
В 1995 г. американский профессор информатики Университета штата Вирджиния Джон Ли опубликовал книгу «Компьютерные пионеры». В число пионеров он включил тех, кто внес существенный вклад в развитие технических средств, программного обеспечения, методов вычислений, теорию искусственного интеллекта и др., за время от появления первых примитивных средств обработки информации до наших дней.
Заключение
За последние десятилетия XX века компьютеры многократно увеличили свое быстродействие и объемы перерабатываемой и запоминаемой информации.
В 1965 году Гордон Мур, один из основателей корпорации Intel, лидирующей в области компьютерных интегральных схем — «чипов», высказал предположение, что число транзисторов в них будет ежегодно удваиваться. В течение последующих 10 лет это предсказание сбылось, и тогда он предположил, что теперь это число будет удваиваться каждые 2 года. И, действительно, число транзисторов в микропроцессорах удваивается за каждые 18 месяцев. Теперь специалисты по компьютерной технике называют эту тенденцию законом Мура. Похожая закономерность наблюдается и в области разработки и производства устройств оперативной памяти и накопителей информации. Не отставало и развитие программного обеспечения, без которого вообще невозможно пользование персональным компьютером, и прежде всего операционных систем, обеспечивающих взаимодействие между пользователем и ПК.
В 1981 году фирма Microsoft разработала операционную cистему MS-DOS для своих персональных компьютеров.
В 1983 году был создан усовершенствованный персональный компьютер IBM PC/XT фирмы IBM.
В 1980-х годах были созданы черно-белые и цветные струйные и лазерные принтеры для распечатки информации на выходе из компьютеров. Они значительно превосходят матричные принтеры по качеству и скорости печати.
В 1983-1993 годах происходило создание глобальной компьютерной сети Internet и электронной почты E-mail, которыми смогли воспользоваться миллионы пользователей во всем мире.
В 1992 году фирма Microsoft выпустила операционную систему Windows-3.1 для IBM PC-совместимых компьютеров. Слово «Windows» в переводе с английского означает «окна». «Оконная» операционная система позволяет работать сразу с несколькими документами. Она представляет собой так называемый «графический интерфейс». Это — система взаимодействия с ПК, при которой пользователь имеет дело с так называемыми «иконками»: картинками, которыми он может управлять с помощью компьютерной мыши. Такой графический интерфейс и система окон был впервые создан в исследовательском центре фирмы Xerox в 1975 году и применен для ПК Apple.
В 1995 году фирма Microsoft выпустила операционную систему Windows-95 для IBM PC-совместимых компьютеров, более совершенную по сравнению с Windows-3.1, в 1998 году — ее модификацию Windows-98, а в 2000 году — Windows-2000, а в 2006 году — Windows ХР. Для них разработан целый ряд прикладных программ: текстовый редактор Word, электронные таблицы Excel, программа для пользования системой Internet и электронной почтой E-mail — Internet Explorer, графический редактор Paint, стандартные прикладные программы (калькулятор, часы, номеронабиратель), дневник Microsoft Schedule, универсальный проигрыватель, фонограф и лазерный проигрыватель.
За последние годы стало возможным объединить на персональном компьютере текст и графику со звуком и движущимися изображениями. Такая технология получила название «мультимедиа». В качестве носителей информации в таких мультимедийных компьютерах используются оптические компакт-диски CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory — т.е. память на компакт-диске «только для чтения»). Внешне они не отличаются от звуковых компакт-дисков, используемых в проигрывателях и музыкальных центрах. Кроме портативных персональных компьютеров, создаются суперкомпьютеры для решения сложных задач в науке и технике — прогнозов погоды и землетрясений, расчетов ракет и самолетов, ядерных реакций, расшифровки генетического кода человека. В них используются от нескольких до нескольких десятков микропроцессоров, осуществляющих параллельные вычисления. Первый суперкомпьютер разработал Сеймур Крей в 1976 году.
В 2002 году в Японии был построен суперкомпьютер NEC Earth Simulator, выполняющий 35,6 триллионов операций в секунду. На сегодня это самый быстродействующий в мире суперкомпьютер.
В 2005 году компания IBM разработала суперкомпьютер Blue Gene производительностью свыше 30 триллионов операций в секунду. Он содержит 12000 процессоров и обладает в тысячу раз большей мощностью, чем знаменитый Deep Blue, с которым в 1997 году играл в шахматы чемпион мира Гарри Каспаров. Компания IBM и исследователи из Швейцарского политехнического института в Лозанне впервые предприняли попытку моделирования человеческого мозга. В 2006 году персональным компьютерам исполнилось 25 лет. Они очень изменились за эти годы. Первые из них, оборудованные микропроцессором Intel, работали с тактовой частотой всего 4,77 МГц и имели оперативную память 16 Кбайт. Современные ПК, оборудованные микропроцессором Pentium 4, созданном в 2001 году, имеют тактовую частоту 3-4 ГГц, оперативную память 512 Мбайт – 1Гбайт и долговременную память (винчестер) объемом десятки и сотни Гбайт и даже 1 Терабайт. Такого гигантского прогресса не наблюдается ни в одной отрасли техники, кроме цифровой вычислительной. Если бы такой же прогресс был в увеличении скорости самолетов, то они давно бы уже летали со скоростью света. Миллионы компьютеров используются практически во всех отраслях экономики, промышленности, науки, техники, педагогики, медицины. Основные причины такого прогресса — в необычайно высоких темпах микроминиатюризации устройств цифровой электроники и успехах программирования, сделавших «общение» рядовых пользователей с персональными компьютерами простым и удобным.
Глоссарий
№ п/п
Понятие
Определение
1
Информатика
Наука о способах получения, накопления, хранения, преобразования, передачи и использовании информации.
2
Вычислительная машина
Механизм, электромеханическое или электронное устройство, предназначенное для выполнения математических операций.
3
Паскалинка
Суммирующая машина, созданная Б.Паскалем.
4
Счетная машина (Лейбниц)
Арифметический прибор для сложения и умножения.
5
Программирование
Задание последовательности арифметических действий и определения исходных данных.
6
Машина Тьюринга
Абстрактная машина, созданная А.Тьюрингом.
7
Алгебра Буля
Алгебра логики, разработанная Д.Булем.
8
Перфокарта
Носитель информации, предназначенный для использования в системах автоматической обработки данных.
9
Двоичная система счисления
Это позиционная система счисления с основанием 2.
10
Плавающая запятая
Форма представления дробных чисел, в которой число хранится в форме мантиссы и показателя степени.
Список использованных источников
1. Левин В.И., «История информационных технологий.»
БИНОМ. Лаборатория знаний, Интернет-университет информационных технологий — ИНТУИТ.ру, 2007
2. Аркадий Частиков, «Архитекторы компьютерного мира», БХВ-Петербург, 2002г
3. Виталий Леонтьев, «Новейшая энциклопедия персонально компьютера 2005», ОЛМА-ПРЕСС Образование, 2005г
4. Полунов Ю.Л., «От абака до компьютера: судьбы людей и машин», Русская Редакция, 2004г
5. Малиновский Б.Н., «История вычислительной техники в лицах», Киев, 1995г
6. Емельянов С.В., «Информационные технологии и вычислительные системы», Едиториал УРСС, 2004г.
7. Угринович Н.Д. «Информатика и информационные технологии», БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003г.
8. Владимир Машурцев, Георгий Ксандопуло, Игорь Корнеев «Информационные технологии: учебник для вузов». 2009г
9. Трофимов В.В., «Информационные технологии» 2007г.
10. Федорова Н., «Информационные системы» Akademia, 2010г
Список сокращений
Машина Z1 – первая машина Цзуе.
МАРК-1 – первая релейно-механическая цифровая вычислительная машина.
МАРК-2 – вторая релейно-механическая цифровая вычислительная машина.
МАРК-3 – третья релейно-механическая цифровая вычислительная машина.
МАРК-4 – четвертая релейно-механическая цифровая вычислительная машина.
ЭНИАК – вычислительная машина, названная электронным цифровым интегратором и компьютером.
ЭДВАК – электронный цифровой компьютер, в котором размещались программы в оперативной памяти.
ЭВМ ЭДСАК – электронный компьютер на линиях задержки.
УНИВАК — машина, предназначенная для коммерческих расчетов.
www.ronl.ru
До сих пор мы рассматривали и информацию с точки зрения того, что она из себя представляет, давали определение, выявляли ее аспекты. Теперь следует подойти к понятию информация с другой стороны, а именно рассмотреть некоторые ее характеристики. Методы получения информации можно классифицировать на три группы: опыт, эвристический подход, целенаправленный поиск (см. рис. 1.1).
Рис.1.1. Классификация методов получения информации
Современная жизнь не представляется возможной без постоянного получения новой информации. Со временем информация становится все более важной, и даже необходимой частью нашего развития. Информацию мы получаем всевозможными способами. Приведем некоторые из них. Самым простым является обмен информацией между людьми в процессе разговорного общения. Так обмениваться информацией могут даже маленькие дети, которые еще не умеют читать и не обладают навыками общения с техническими средствами.
Затем, это печатные издания — книги, учебники, газеты, различные документы. Печатная продукция долгие годы оставалась основной возможностью получения информации. Так длилось до тех пор, пока не появились различные средства коммуникации — радио, телефон, телевидение, компьютер. В настоящее время различные средства телекоммуникации являются главными средствами получения информации.
Теперь рассмотрим вопрос: откуда появляется новая информация. Каждый день любой человек проделывает какие-то определенные действия: добирается до работы, готовит пищу, пользуется в быту и на работе привычными предметами. Ежедневное безошибочное выполнение одних и тех же действий происходит потому, что эти действия выполнялись много раз. И данный человек, не задумываясь над этим, накопил необходимое количество информации. Иными словами, он накопил некоторый опыт.
В прошлом процесс накопления опыта был основным, а долгое время и единственным методом получения информации в жизни и развитии общества. Об этом говорят факты как повседневной, так и производственной деятельности. Опытный путь получения производственных достижений, например при разработке технологических процессов новых изделий, является очень эффективным. До сих пор известно, какого совершенства достигли древние мастера. На весь мир прославились изделия тульских оружейников, неповторимый китайский фарфор, венецианское стекло, дамасская сталь. Земледельцы вывели культурные сорта полезных растений, животноводы получили высокопродуктивные породы скота. Также множество других замечательных достижений было получено опытным путем.
Получение желаемого результата могло быть достигнуто просто процессом накопления опыта и выводом определенных умозаключений. Например, крестьяне долгие годы наблюдали за различными природными явлениями, замечали особенности, запоминали в каких случаях получался хороший урожай. Эти сведения они передавали из поколения в поколение. Тем самым, улучшая результаты своего труда. Это был непроизвольный процесс накопления опыта. У них не было возможности проводить целенаправленные эксперименты.
В отличие от этого существовал и до сих пор существует так называемый метод проб и ошибок. В настоящее время он называется эвристическим. Его название происходит от слова «Эврика», что в переводе с древнегреческого означает «Я нашел!». Это восклицание приписывается древнегреческому ученому Архимеду, который будто бы произнес его при открытии одного из законов. С тех пор слово «Эврика» стало выражением удовлетворения, радости при решении сложной задачи или возникновении какой-либо новой идеи.
При эвристическом подходе проводятся многократные эксперименты, после которых отбирают наиболее удачные варианты. Конечно, этот метод очень длительный и трудоемкий. Эксперименты могут носить длительный характер. Поэтому во многих случаях накопленный опыт передавался из поколения в поколение, прежде чем были получены требуемые результаты.
В современной науке этот метод также имеет место. Наглядным примером может служить такая отрасль науки как растениеводство. Известно, что многие растительные культуры имеют довольно большой период роста и созревания. Поэтому, чтобы провести необходимые исследования, ученым приходится ждать многие годы. А во многих случаях — оставлять свои наблюдения последователям, чтобы они довели начатые опыты до конца.
Но история знает примеры, когда эвристический подход позволял в относительно короткий период времени получать важные результаты. Примером может служить деятельность американского изобретателя Т.А. Эдисона. Он работал в разных областях, некоторые его изобретения были неожиданными для современников. Но наиболее ярко метод проб и ошибок, а также колоссальная работоспособность Эдисона позволили создать в довольно сжатые сроки лампу накаливания для электрического освещения. Для этого пришлось решать множество побочных вопросов, например: как делать проводку, каким образом включать лампу и т. п.
Эвристический подход был также использован при открытии высокотемпературной сверхпроводимости учёными …..
Особенно сложно было подобрать подходящую нить накаливания. Следуя эвристическому методу, Эдисон испытывал подряд все материалы, и в результате подходящая нить накаливания была найдена.
Как говорилось, эвристический метод применяется в научных исследованиях до сих пор. Но он является недостаточно эффективным. XX век характерен быстрым ростом научно-технических достижений. Это явилось возможным только при научном подходе в достижении новых результатов.
Научный подход характеризуется тем, что производится не беспорядочный перебор всех возможных вариантов, а целенаправленный поиск. При проведении исследования на научной платформе изучают, анализируют все известные достижения в конкретной области. Затем проводят опыты. Причем не беспорядочно, а с учетом всех известных фактов и с учетом того влияния, которое могут оказать эти опыты на окончательные результаты.
В результате применения целенаправленного поиска люди создали новые материалы и процессы, неизвестные природе. Этому поиску способствует развитие современной техники, которая позволяет обрабатывать большие объемы информации и получать все новые и новые результаты [3].
www.ronl.ru
