История возникновения информационных технологий уходит своими корнями в глубокую древность. Первым этапом можно считать изобретение простейшего цифрового устройства – счетов. Счеты были изобретены совершенно независимо и практически одновременно в Древней Греции, Древнем Риме, Китае, Японии и на Руси.
Счеты в Древней Греции назывались абак, то есть доска или еще «саламинская доска» (остров Саламин в Эгейском море). Абак представлял собой посыпанную песком доску с бороздками, на которых камешками обозначались числа. Первая бороздка означала единицы, вторая – десятки и т.д. Во время счета на любой из них могло набраться более 10 камешков, что означало добавление одного камешка в следующую бороздку. В Риме абак существовал в другом виде: деревянные доски заменили мраморными, шарики также делали из мрамора.
В Китае счеты «суан-пан» немного отличались от греческих и римских. В их основе лежало не число десять, а число пять. В верхней части «суан-пан» находились ряды по пять косточек-единиц, а в нижней части – по две. Если требовалось, скажем, отразить число восемь, в нижней части ставили одну косточку, а в части единиц – три. В Японии существовало аналогичное устройство, только название было уже «серобян».
На Руси счеты были значительно проще – кучка единиц и кучки десятков с косточками или камешками. Но в XV в. получит распространение «дощаный счет», то есть применение деревянной рамки с горизонтальными веревочками, на которых были нанизаны косточки.
Обычные счеты были родоначальниками современных цифровых устройств. Однако, если одни из объектов окружающего материального мира поддавались непосредственному счетному, поштучному исчислению, то другие требовали предварительного измерения числовых величин. Соответственно, исторически сложились два направления развития вычислений и вычислительной техники: цифровое и аналоговое.
Аналоговое направление, основанное на исчислении неизвестного физического объекта (процесса) по аналогии с моделью известного объекта (процесса), получило наибольшее развитие в период конца XIX – середины XX века. Основоположником аналогового направления является автор идеи логарифмического исчисления шотландский барон – Джон Непер, подготовивший в 1614г. научный фолиант «Описание удивительной таблицы логарифмов». Джон Непер не только теоретически обосновал функции, но и разработал практическую таблицу двоичных логарифмов.
Принцип изобретения Джона Непера заключается в соответствии логарифма (показателя степени, в которую нужно возвести число) заданному числу. Изобретение упростило выполнение операций умножения и деления, так как при умножении достаточно сложить логарифмы чисел.
В 1617г. Непер изобрел способ перемножения чисел с помощью палочек. Специальное устройство состояло из разделенных на сегменты стерженьков, которые можно было располагать таким образом, что при сложении чисел в прилегающих друг к другу по горизонтали сегментах получался результат умножения этих чисел.
Несколько позднее англичанин Генри Бриггс составил первую таблицу десятичных логарифмов. На основе теории и таблиц логарифмов были созданы первые логарифмические линейки. В 1620 г. англичанин Эдмунд Гюнтер применил для расчетов на популярном в те времена пропорциональном циркуле специальную пластинку, на которую были нанесены параллельно друг другу логарифмы чисел и тригонометрических величин (так называемые «шкалы Гюнтера»). В 1623 г. Уильям Отред изобрел прямоугольную логарифмическую линейку, а Ричард Деламейн в 1630 г. – круговую. В 1775 г. библиотекарь Джон Робертсон добавил к линейке «бегунок», облегчающий считывание чисел с разных шкал. И, наконец, в 1851-1854 гг. француз Амедей Маннхейм резко изменил конструкцию линейки, придав ей почти что современный вид. Полное господство логарифмической линейки продолжалось вплоть до 20-30-х гг. XX века, пока не появились электрические арифмометры, которые позволяли проводить несложные арифметические вычисления с гораздо большей точностью. Логарифмическая линейка постепенно утратила свои позиции, но оказалась незаменимой для сложных тригонометрических вычислений и потому сохранилась и продолжает использоваться и в наши дни.
Большинство людей, пользующихся логарифмической линейкой, успешно проводит типовые вычислительные операции. Однако, сложные операции расчета интегралов, дифференциалов, моментов функций и т. д., которые осуществляются в несколько этапов по специальным алгоритмам и требуют хорошей математической подготовки, вызывают значительные затруднения. Все это обусловило появление в свое время целого класса аналоговых устройств, предназначенных для расчета конкретных математических показателей и величин пользователем, не слишком искушенным в вопросах высшей математики. В начале-середине XIX века были созданы: планиметр (вычисление площади плоских фигур), курвиметр (определение длины кривых), дифференциатор, интегратор, интеграф (графические результаты интегрирования), интегример (интегрирование графиков) и др. устройства. Автором первого планиметра (1814 г.) является изобретатель Германн. В 1854 г. появился полярный планиметр Амслера. С помощью интегратора фирмы «Коради» вычислялись первый и второй моменты функции. Существовали универсальные наборы блоков, например, комбинированный интегратор КИ-3, из которых пользователь в соответствии с собственными запросами, мог выбрать необходимое устройство.
Цифровое направление развития техники вычислений оказалось более перспективным и составляет сегодня основу компьютерной техники и технологии. Еще Леонардо да Винчи в начале XVI в. создал эскиз 13-разрядного суммирующего устройства с десятизубными кольцами. Хотя работающее устройство на базе этих чертежей было построено только в XX в., все же реальность проекта Леонардо да Винчи подтвердилась.
В 1623 г. профессор Вильгельм Шиккард в письмах И. Кеплеру описал устройство счетной машины, так называемых «часов для счета». Машина также не была построена, но сейчас на основе описания создана работающая ее модель.
Первая построенная механическая цифровая машина, способная суммировать числа с соответствующим увеличением разрядов, была создана французским философом и механиком Блэзом Паскалем в 1642 г. Назначением этой машины было облегчить работу отца Б. Паскаля – инспектора по сбору налогов. Машина имела вид ящика с многочисленными шестернями, среди которых находилась основная расчетная шестерня. Расчетная шестерня при помощи храпового механизма соединялись с рычагом, отклонение которого позволяло вводить в счетчик однозначные числа и проводить их суммирование. Проводить вычисления с многозначными числами на такой машине было достаточно сложно.
В 1657 г. два англичанина Р. Биссакар и С. Патридж совершенно независимо друг от друга разработали прямоугольную логарифмическую линейку. В неизменном виде логарифмическая линейка существует и по сей день.
В 1673 г. известный немецкий философ и математик Готфрид Вильгельм Лейбниц изобрел механический калькулятор – более совершенную счетную машину, способную выполнять основные арифметические действия. При помощи двоичной системы счисления машина могла складывать, вычитать, умножать, делить и извлекать квадратные корни.
В 1700 г. Шарль Перро издал книгу своего брата «Сборник большого числа машин собственного изобретения Клода Перро». В книге описывается суммирующая машина с зубчатыми рейками вместо зубчатых колес под названием «рабдологический абак». Название машины состоит из двух слов: древнего «абак» и «рабдология» – средневековая наука о выполнении арифметических операций с помощью маленьких палочек с цифрами.
Готфрид Вильгейм Лейбниц в 1703 г., продолжая серию своих работ, пишет трактат «Explication de I'Arithmetique Binaire» об использовании двоичной системы счисления в вычислительных машинах. Позже, В 1727 г. на основе работ Лейбница была создана счетная машина Джакоба Леопольда.
Немецкий математик и астроном Христиан Людвиг Герстен в 1723 г. создал арифметическую машину. Машина высчитывала частное и число последовательных операций сложения при умножении чисел. Кроме того была предусмотрена возможность контроля за правильностью ввода данных.
В 1751 г. француз Перера на основе идей Паскаля и Перро изобретает арифметическую машину. В отличие от других устройств она была компактнее, так как ее счетные колеса располагались не на параллельных осях, а на единственной оси, проходившей через всю машину.
В 1820 г. состоялся первый промышленный выпуск цифровых счетных машин арифмометров. Первенство принадлежит здесь французу Тома де Кальмару. В России к первым арифмометрам данного типа относятся самосчеты Буняковского (1867 г.). В 1874 г. инженер из Петербурга Вильгодт Однер значительно усовершенствовал конструкцию арифмометра, применив для ввода чисел колеса с выдвижными зубьями (колеса «Однера»). Арифмометр Однера позволял проводить вычислительные операции со скоростью до 250 действий с четырехзначными цифрами за один час.
Вполне возможно, что развитие цифровой техники вычислений так и осталось бы на уровне малых машин, если бы не открытие француза Жозефа Мари Жаккара, который в начале XIX века применил для управления ткацким станком карту с пробитыми отверстиями (перфокарту). Машина Жаккара программировалась при помощи целой колоды перфокарт, каждая из которых управляла одним ходом челнока так, что при переходе к новому рисунку, оператор заменял одну колоду перфокарт другой. Учёные попытались использовать это открытие для создания принципиально новой счётной машины, выполняющей операции без вмешательства человека.
В 1822 г. английский математик Чарльз Бэббидж создал программно-управляемую счетную машину, представляющую собой прототип сегодняшних периферийных устройств ввода и печати. Она состояла из вращаемых вручную шестеренок и валиков.
В конце 80-х гг. XIX века сотрудник национального бюро переписи населения США Герман Холлерит сумел разработать статистический табулятор, способный автоматически обрабатывать перфокарты. Создание табулятора положило начало производству нового класса цифровых счётно-перфорационных (счётно-аналитических) машин, которые отличались от класса малых машин оригинальной системой ввода данных с перфокарт. К середине XX века счетно-перфорационные машины выпускались фирмами IBM и Remington Rand в виде достаточно сложных перфо-комплексов, включающих: перфораторы (набивка перфокарт), контрольные перфораторы (повторная набивка и контроль несовпадения отверстий), сортировочные машины (раскладка перфокарт по группам в соответствии с определенными признаками), раскладочные машины (более тщательная раскладка перфокарт и составление таблиц функций), табуляторы (чтение перфокарт, вычисление и вывод на печать результатов расчета), мультиплееры (операции умножения для чисел, записанных на перфокартах). Лучшие модели перфокомплексов обрабатывали до 650 карт в минуту, а мультиплеер в течение часа умножал 870 восьмизначных чисел. Наиболее совершенная модель электронного перфоратора Model 604 фирмы IBM, выпущенная в 1948 г., имела программируемую панель команд обработки данных и обеспечивала возможность проведения до 60 операций с каждой перфокартой [79].
В начале XX века появились арифмометры с клавишами для ввода чисел. Повышение степени автоматизации работы арифмометров позволило создать счетные автоматы, или, так называемые, малые счетные машины с электроприводом и автоматическим выполнением за час до 3 тысяч операций с трех- и четырехзначными цифрами. В промышленном масштабе малые счетные машины в первой половине XX века выпускались компаниями Friden, Burroughs, Monro и др. Разновидностью малых машин являлись бухгалтерские счетно-записывающие и счетно-текстовые машины, выпускавшиеся в Европе фирмой Olivetti, а в США –- National Cash Register (NCR). В России в этот период были широко распространены «Мерседесы» – бухгалтерские машины, предназначенные для ввода данных и расчета конечных остатков (сальдо) по счетам синтетического учета.
Основываясь на идеях и изобретениях Бэббиджа и Холлерита, профессор Гарвардского университета Говард Эйкен смог создать в 1937 – 1943 гг. вычислительную перфорационную машину более высокого уровня под названием «Марк-1», которая работала на электромагнитных реле. В 1947 г. появилась машина данной серии «Марк-2», содержащая 13 тысяч реле.
Примерно в этот же период появились теоретические предпосылки и техническая возможность создания более совершенной машины на электрических лампах. В 1943 г. к разработке такой машины приступили сотрудники Пенсильванского университета (США) под руководством Джона Мочли и Проспера Эккерта, с участием знаменитого математика Джона фон Неймана. Результат их совместных усилий ламповая вычислительная машина ENIAC (1946 г.), которая содержала 18 тысяч ламп и потребляла 150 кВт электроэнергии. В процессе работы над ламповой машиной Джон фон Нейман опубликовал доклад (1945 г.), являющийся одним из наиболее важных научных документов теории развития вычислительной техники. В докладе были обоснованы принципы устройства и функционирования универсальных вычислительных машин нового поколения компьютеров, которые вобрали в себя все лучшее, что было создано многими поколениями ученых, теоретиков и практиков.
Это привело к созданию компьютеров, так называемого, первого поколения. Они характерны применением вакуумно-ламповой технологии, систем памяти на ртутных линиях задержки, магнитных барабанов и электронно-лучевых трубок Вильямса. Данные вводились с помощью перфолент, перфокарт и магнитных лент с хранимыми программами. Использовались печатающие устройства. Быстродействие компьютеров первого поколения не превышало 20 тыс. операций в секунду.
Далее развитие цифровой техники вычислении происходило быстрыми темпами. В 1949 г. по принципам Неймана английским исследователем Морисом Уилксом был построен первый компьютер. Вплоть до середины 50-х гг. в промышленном масштабе выпускались ламповые машины. Однако, научные исследования в области электроники открывали все новые перспективы развития. Ведущие позиции в этой области занимали США. В 1948 г. Уолтер Браттейн, Джон Бардин из компании AT&T изобрели транзистор, а в 1954 г. Гордон Тип из компании Texas Instruments применил для изготовления транзистора кремний. С 1955 года стали выпускаться компьютеры на транзисторах, имеющие меньшие габариты, повышенное быстродействие и пониженное потребление энергии в сравнении с ламповыми машинами. Сборка компьютеров проходила вручную, под микроскопом.
Применение транзисторов ознаменовало переход к компьютерам второго поколения. Транзисторы заменили электронные лампы и компьютеры стали более надежными и быстрыми (до 500 тысяч операций в секунду). Усовершенствовались и функциональные устройства – работы с магнитными лентами, памяти на магнитных дисках.
В 1958 г. были изобретены: первая интервальная микросхема (Джек Килби -Texas Instruments) и первая промышленная интегральная микросхема (Chip), автор которой Роберт Нойс основал впоследствии (1968 год) всемирно известную фирму Intel (INTegrated ELectronics). Компьютеры на интегральных микросхемах, выпуск которых был налажен с 1960 года, были еще более скоростными и малогабаритными.
В 1959 г. исследователи фирмы Datapoint сделали важный вывод о том, что компьютеру необходим центральный арифметико-логический блок, который мог бы управлять вычислениями, программами и устройствами. Речь шла о микропроцессоре. Сотрудники Datapoint разработали принципиальные технические решения по созданию микропроцессора и совместно с фирмой Intel в середине 60-х годов стали осуществлять его промышленную доводку. Первые результаты были не совсем удачными микропроцессоры Intel работали гораздо медленнее, чем ожидалось. Сотрудничество Datapoint и Intel прекратилось.
В 1964 г. были разработаны компьютеры третьего поколения с применением электронных схем малой и средней степени интеграции (до 1000 компонентов на кристалл). С этого времени стали проектировать не отдельный компьютер, а скорее целое семейство компьютеров на базе применения программного обеспечения. Примером компьютеров третьего поколения можно считать созданные тогда американский IBM 360, а также советские ЕС 1030 и 1060. В конце 60-х гг. появились мини-компьютеры, а в 1971 г. – первый микропроцессор. Годом позже компания Intel выпускает первый широко известный микропроцессор Intel 8008, а в апреле 1974 г. – микропроцессор второго поколения Intel 8080.
С середины 70-х гг. были разработаны компьютеры четвертого поколения. Они характерны использованием больших и сверхбольших интегральных схем (до миллиона компонентов на кристалл). Первые компьютеры четвертого поколения выпустила фирма Amdahl Corp. В этих компьютерах использовались быстродействующие системы памяти на интегральных схемах емкостью несколько мегабайт. При выключении данные оперативной памяти переносились на диск. При включении проходила самозагрузка. Производительность компьютеров четвертого поколения – сотни миллионов операций в секунду.
Также в середине 70-х появились первые персональные компьютеры. Дальнейшая история компьютеров тесно связана с развитием микропроцессорной техники. В 1975 г. на основе процессора Intel 8080 был создан первый массовый персональный компьютер Альтаир. К концу 70-х гг., благодаря усилиям фирмы Intel, разработавшей новейшие микропроцессоры Intel 8086 и Intel 8088, возникли предпосылки для улучшения вычислительных и эргономических характеристик компьютеров. В этот период крупнейшая электротехническая корпорация IBM включилась в конкурентную борьбу на рынке и попыталась создать персональный компьютер на основе процессора Intel 8088. В августе 1981 г. появился компьютер IBM PC, быстро завоевавший огромную популярность. Удачная конструкция IBM PC предопределила его использование в качестве стандарта персональных компьютеров конца XX в.
С 1982 г. ведутся разработки компьютеров пятого поколения. Их основой является ориентация на обработку знаний. Ученые уверены в том, что обработка знаний, свойственная только человеку, может вестись и компьютером с целью решения поставленных проблем и принятия адекватных решений.
В 1984 г. фирма Microsoft представила первые образцы операционной системы Windows. Американцы до сих пор считают это изобретение одним из выдающихся открытий XX в.
Важным оказалось предложение, сделанное в марте 1989 г. сотрудником международного европейского научного центра (CERN) Тимом Бернерс-Ли. Суть идеи состояла в создании новой распределенной информационной системы под названием World Wide Web. Информационная система на базе гипертекста смогла бы объединить информационные ресурсы CERN (базы данных отчетов, документацию, почтовые адреса и т.д.). Проект был принят в 1990 г.
studfiles.net
Нижегородский технический колледж
Реферат
на тему:
История развития современных информационных технологий
Выполнил студент
группы 3АС-1-97
Кузнецов А.С.
All right reserved
Copyright by Aleksey
До второй половины 19 века основу информационных технологий состовляли перо, чернильница и бухгалтерская книга. Коммуникация (связь) осуществляется путем направления пакетов (депеш). Продуктивность информационной обработки была крайне низкой, каждое письмо копировалось отдельно вручную, помимо счетов, суммируемых так же вручную, не было другой информации для принятия решений.
На смену «ручной» информационной технологии в конце 19 века пришла «механическая». Изобретение пишущей машинки, телефона, диктофона, модернизация системы общественной почты — все это послужило базой для принципиальных изменений в технологии обработки информации и, как следствие, в продуктивности работы. По существу «механическая» технология проложила дорогу к формированию организационной структуры существующих учреждений.
40 — 60-е гг 20 века характеризуются появлением «электрической» технологии, основанной на использовании электрических пишущих машинок со съемными элементами, копировальных машин на обычной бумаге, портативных диктофонов. Они улучшили учрежденческую деятельность за счет повышения качества, количества и скорости обработки документов.
Появление во второй половине 60-х годов больших производительных ЭВМ на периферии учрежденческой деятельности (в вычислительных центрах) позволило смесить акцент в информационной технологии на обработку не формы, а содержания информации. Это было началом формирования «электронной», или «компьютерной» технологии. Как известно информационная технология управления должна содержать как минимум 3 важнейших компонента обработки информации: учет, анализ и принятие решений. Эти компоненты реализуются в «вязкой» среде — бумажном «море» документов, которое становится с каждым годом все более необъятным.
Сложившиеся в 60-х годах концепции применения автоматизированных систем управления (АСУ) не всегда и не в полной мере отвечают задаче совершенствования управления и оптимальной реализации компонентов информационной технологии, методологически эти концепции нередко опираются на представления о неограниченных возможностях «кнопочной»информационной технологии при непрерывном наращивании вычислительной мощности систем АСУ в применении наиболее общих имитационных моделей, которые в ряде случаев далеки от реального механизма оперативного управления.
Название «автоматизированная система управления» не совсем корректно отражает функции, которые такие системы выполняют, точнее было бы «автоматизированные системы обеспечения управления» (АСОУ), ибо в существующих АСУ, понятие «система» не включает решающего звена управления — пользователя. Игнорирование этого принципиального обстоятельства, по видимому, привело к тому, что расширение сети АСУ и повышение мощности их вычислительных средств обеспечили благодаря большим массивам первичных данных улучшение в основном учетных функций управления (справочных, статистических, следящих). Однако учетные функции отражают только прошлое состояние объекта управления и не позволяют оценить перспективы его развития т.е. обладают низким динанизмом. В других компонентах технологии управления наращивание мощности АСУ не дало ощутимого эффекта. Отсутствие развитых коммуникационных связей рабочих мест пользователя с центральной ЭВМ, характерный для большинства АСУ пакетный режим обработки данных, низкий уровень аналоговой поддержки — все это фактически не обеспечивает высокого качества анализа пользователями данных статистической отчетности и всего интерактивного уровня аналитической работы. Тем самым эффективность АСУ на нижних ступенях управленческой лестницы, т.е. именно там, где формируются информационные потоки, существенно падает вследствии значительной избыточности поступающей информации при отсутствии средств агрегирования данных. Именно по этой причине, не смотря на ввод дополнительной системы АСУ, с каждым годом возрастает количество работников, занятых учетными функциями: на сегодняшний день шестую часть всех работников аппарата управления состовляет учетно-бухгалтерский персонал.
Начиная с 70-х годов сформировалась тенденция перенесения центра тяжести развития АСУ на фундаментальные компоненты информационных технологий (особенно на аналитическую работу) с максимальным применением человеко-машинных процедур. Однако по прежнему вся эта работа проводилась на мощных ЭВМ, размещенных централизованно в вычислительных центрах. При этом в основу построения подобных АСУ положена гипотеза, согласно которой задачи анализа и принятия решений относились к классу формализуемых, поддающихся математическому моделированию. Предполагалось, что такие АСУ должны повысить качество, полноту, подлинность и своевременность информационного обеспечения лиц, принимающих решения, эффективность работы которых будет возрастать благодаря увеличения числа анализируемых задач.
Однако внедрение подобных систем дало весьма отрезвляющие результаты. Оказалось, что применяемые экономико-математические модели имеют ограниченные возможности практического использования: аналитическая работа и процесс принятия решений происходят в отрыве от реальной ситуации и не подкрепляются информационным процессом формирования. Для каждой новой задачи требуется новая модель, а поскольку модель создавалась специалистами по экономико-математическим методам, а не пользователем, то процесс принятия решений происходит как бы не в реальном времени и теряется творческий вклад самого пользователя, особенно при решении нетиповых управленческих задач. При этом вычислительный потенциал управления, сосредоточенный в вычислительных центрах, находится в отрыве от других средств и технологий обработки информации вследствие не эффективной работы нижних ступеней и необходимости непрерывных конверсий информации. Это так же понижает эффективность информационной технологии при решении задач на верхних ступенях управленческой лестницы. К тому же для сложившейся в АСУ организационной структуры технических средств характерны низкий коэффициент их использования, значительные сроки (не всегда выполняемые) проектирования автоматизированных систем и не высокая их рентабельность из-за слабого воздействия результатов автоматизации на эффективность управления.
С появлением персональных компьютеров на «гребне микропроцессорной революции» происходит принципиальная модернизация идеи АСУ: от вычислительных центров и централизации управления, к распределенному вычислительному потенциалу, повышению однородности технологии обработки информации и децентрализации управления. Такой подход нашел свое воплощение в системах поддержки принятия решений (СППР) и экспертных системах (ЭС), которые характеризуют новый этап компьютеризации технологии организационного управления по существу — этап персонализации АСУ. Системность — основной признак СППР и признание того, что самая мощная ЭВМ не может заменить человека. В данном случае речь идет о структурной человеко-машинной единице управления, которая оптимизируется в процессах работы: возможности ЭВМ расширяются за счет структуризации пользователем решаемых задач и пополнения ее базы знаний, а возможности пользователя — за счет автоматизации тех задач, которые ранее было нецелесообразно переносить на ЭВМ по экономическим или техническим соображениям. Становится возможным анализировать последствия различных решений и получать ответы на вопросы типа: «что будет, если...?», не тратя времени на трудоемкий процесс программирования.
Важнейший аспект внедрения СППР и ЭС ¾ рационализация повседневной деятельности работников управления. В результате их внедрения на нижних ступенях управления существенно укрепляется весь фундамент управления, уменьшается нагрузка на централизованные вычислительные системы и верхние ступени управления, что позволяет сосредоточить в них вопросы решения крупных долгосрочных стратегических задач. Естественно, что компьютерная технология СППР должна использовать не только персональные компьютеры, но и другие современные средства обработки информации
Концепция СППР требует пересмотра существующих подходов к управлению трудовыми процессами в учреждении. По существу на базе СППР формируется новая человеко-машинная трудовая единица с квалификацией труда, его нормированием и оплатой. Она аккумулирует знания и умения конкретного человека (пользователя СППР) с интегрированными знаниями и умениями, заложенными в ПЭВМ.
www.ronl.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.
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).
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.
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.
bukvasha.ru
