Файл: История развития средств вычислительной техники (перспективы развития средств вычислительной техники).pdf

Введение

В настоящее время в технической сфере трудится огромное количество людей и увеличивается с каждым годом, позволяя решать все больше вопросов. Техническая отрасль вторгается в жизнь человека, позволяя ему наладить быт. Научный прогресс обязан своим движением потребностям человечества к комфорту, облегчению своей жизни и труда.

Изучение развития техники, в том числе истории развития вычислительной техники, позволяет определить, в какой момент развития человек постиг различные законы природы, научился извлекать пользу из тех или иных предметов, заинтересовался наукой и начал использовать свои познания, подкрепляя их техническими приспособлениями.

Зачастую только проанализировав опыт прошлого можно выявить существующие недостатки техники, оценка разнообразных изобретений на всех этапах этого развития позволяет вырабатывать критическое отношение к современным достижениям в области техники, их постоянному переосмысливанию, дают возможность выбрать наиболее перспективные проекты и идеи, ценные для будущих разработок.

В области техники нельзя полагаться только на данный момент, отбросив историю развития отрасли, так бывает, что ранее не удавшийся проект благодаря множеству попыток людей будет работать в будущем. Развитие любой техники сводится к тому, чтобы максимально использовать опыт прошлого, усовершенствовав его, выявить закономерности и тенденции в его развитии, а также применить идею с идеально подобранными на данном уровне развития общества материалами и технологиями. И сколько может пройти времени пока будет реализован проект от момента вспыхнувшей идеи у изобретателя или создания пробных моделей? История нам подсказывает, что многие годы, а может даже сотни лет.

Таким образом, каждому техническому специалисту в той или иной области необходимо овладеть всеми возможными опытом и знаниями, которые доступны на данном этапе от предыдущих поколений, и научится применять к реальной жизни в настоящем. Без особого внимания к истории зарождения процессов создания средств вычислительной техники знания специалиста и его дальнейшая работа не будет на себе нести груза ответственности за прошлые достижения всего человечества.

Знания предметов могут быть достаточно глубокими, но когда они соединяются с осознанием важности происходящего и приносимой этими знаниями пользой, они становятся сокровищем. Также знания теории процессов необходимо соединить с жизненным опытом, чтобы быть не только полезным обществу, но и интересным для окружения, как говорил известный историк В. О. Ключевский: «Определяя задачи и направления своей деятельности, каждый из нас должен быть хоть немного историком, чтобы стать сознательно и добросовестно действующим гражданином».

Исследование истории развития средств вычислительной техники корнями уходит в древнейшие времена, на основании нее можно проследить этапы развития человека и его потребностей в это время. Так что получается, что в истории развития одной определенной области содержится множество полезных открытий для изучения истории в целом и понимании жизни.

Нередко для понимания текущего процесса, происходящего в сфере информационных технологий, необходимо обратиться к разработкам прошлого и уловить поток развития.

Изучение истории развития информационных технологий не только имеет большое познавательное значение, но и способствуют лучшему запоминанию материала, но не исключает необходимости специального курса истории технического развития во всех учебных заведениях, которые специализируются по данному направлению.

Далеко не всегда спорные вопросы приоритета решались в истории справедливо, нередко возникали споры и раздоры между изобретателями и претендентами на изобретения, имели место фальсификации и беззастенчивые плагиаты, проходили международные суды и заседания конфликтных комиссий. Нельзя забывать о необходимости уважения к наследию отечественных ученых и деятелей техники, о непримиримости к предпринимаемым на попыткам принизить их вклад в мировую науку и технику, но необходимо признать, новаторами в области информационных технологий были западные страны и США.

Безусловно, историей развития информационных технологий должны заниматься в первую очередь специалисты техники, которым проще вникнуть в исторический аспект проблемы, чем историку овладевать всеми тонкостями технических проблем. В отличие от историков, которые в своих исследованиях обычно не поднимаются выше уровня изложения фактов, специалисты разнообразных отраслей техники способны всесторонне раскрыть идеи изучаемого материала, произвести тщательный технический анализ и дать объективную научную оценку деятельности на заре развития науки и техники, а также вложить больший энтузиазм в свою работу.

Необходимо не только установить хронологию процесса, но и ответить на вопросы: почему, зачем и каким образом была произведена разработка машины. На смену летописному изложению фактов должен прийти глубокий анализ, раскрывающий сущность процессов, тенденции и закономерность развития машины. Также можно обозначить полезность и необходимость большого количества специалистов, которые владеют и философским и техническим образованием и способом мышления.

С каждым годом средства вычислительной техники совершенствуются и это не оспоримый факт, в свою очередь стоит отметить, что невозможно охватить полно множество тысячелетий развития вычислительной техники рассказав о ней достаточно полно.

На мой взгляд, актуально задавать вопросы не только «как совершенствовались информационные технологии?», но и популяризировать в собственном государстве сферу информационных технологий и привлекать грамотных специалистов для ее модернизации. В настоящее время необходимо поднимать интерес к изучению истории развития вычислительной техники, в том числе современной истории для приобретения высоких позиций в этой области.

Итак, прежде чем начать изучать историю и этапы развития средств вычислительной техники необходимо ввести в обиход следующие понятия: «вычислительная техника» - это совокупность технических и математических средств, используемых для автоматизации процессов вычислений и обработки информации, а также отрасль техники, занимающаяся разработкой, изготовлением и эксплуатацией этих средств; «вычислительная система» – это конкретный набор взаимодействующих между собой устройств и программ, предназначенный для обслуживания одного рабочего участка. Центральным устройством большинства вычислительных систем является компьютер; «компьютер» (англ. computer — «вычислитель»), «электронная вычислительная машина» - комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.

Раздел 1. Предпосылки развития средств вычислительной техники и первые счетные машины.

1.1. Домеханический период.

Понятие числа возникло гораздо раньше, чем люди научились считать. История развития счета формировалась в течение многих сотен лет, совершенствуясь с каждым новым поколением.

В древние времена перед человеком стояли разнообразные задачи, связанные с процессом вычислений. И размышляя над ними человечество развивалось и находило ответы.

Например, развитие товарного оборота между купцами и покупателями требовало учета товаров и денег, а также требовало развития навыков для совершения торговых сделок, управлением урожая и так далее.

При изменении процесса раздела территорий и появления собственности на земли, необходимо было научиться вычислять площадь конкретных участков, что подтолкнуло к началу развития такой науки как геометрия.

Развитие астрономии тесно связанно с необходимостью морских путешествий в целях торговли, что требовало производить расчеты с максимально возможной точностью для успешного завершения поездок.

Проводить вычисления для определения координат звезд и планет задача не подвластно для расчёта в уме или на пальцах, поэтому люди все чаще начали задумываться над процессом автоматизации данных вычислений.

Одним из самых примитивных средств для проведения вычислений является счет на пальцах, от этого счета берет начало наиболее распространенная десятичная система исчисления, а также пятеричная (пальцы одной руки) и двадцатеричная (пальцы обеих рук и ног).

Для расчета предметов более десяти начали использовать вместо пальцев камушки, складывая которые в пирамиду определяли сколько в ней камней или использовали в место камушек другие подручные приспособления, такие как ракушки, косточки или зерна.

У китайских и индийских народов, а также у американских индейцев, для счета использовались веревки с узелками. Узелковое письмо состояло из нескольких веревок обозначавших зачастую единицы, десятки, сотни и тысячи.

Еще с древних времен распространен инструмент для записи и учета налогов под названием бирка, деревянная дощечка, которая разрезалась на две части (для крестьянина и для сборщика) и содержащая насечки на обеих частях.

Дальнейшее развитие средств вычислений получило начало в таком государстве как Средиземноморье, в котором согласно историческим фактам появилось приспособление под названием «абак». Абаком изначально была доска, покрытая слоем песка, с камешками на которой отсчитывалось такое количество камушек сколько и предметов. Со временем камушки в первом ряду стали обозначать единицы, в следующем десятки и так далее. С помощью этого приспособления достаточно легко было выполнять сложение и вычитание.

Прародителем еще не так давно популярным средством вычислительной техники в России – счетам, принято считать разновидность абака, который появился в Англии в XV веке и назывался «счет на линиях».

Также рассказывая о вычислительной технике необходимо отметить такие приспособления, которые облегчали выполнение достаточно сложных операций умножения и деления, а также извлекать корни из числа. Это счетные палочки Непера, в последствии счетная доска, представлявшая собой клетчатый прямоугольник для выполнения операций на ней в двоичной системе исчисления.

Другое изобретение – предложенное Дж. Непером изобретение таблицы логарифмов. С помощью этого метода и таблицы легко перемножать большие числа, но все же для проведения ежедневных вычислений процесс оставался слишком трудоемким. После изобретения логарифмов ученые задаются вопросом о механизации этих вычислений. Таким образом, была разработана логарифмическая линейка (если точнее, то несколько независимо изобретенных друг от друга линеек У. Отредом и Р. Деламейном) начале XVII века, с помощью которой ускорялись процессы вычислений логарифмическим методом.

До настоящего времени для вычислений без электронных приборов с точностью до трех знаков после запятой пользуются логарифмическими линейками, но все больше как экспонат в высших учебных заведениях и для вычислений при отсутствии калькулятора.

1.2. Механических период.

В течение почти 500 лет цифровая вычислительная техника сводилась к простейшим устройствам для выполнения арифметических операций над числами. Основой практически всех изобретенных за пять столетий устройств было зубчатое колесо, рассчитанное на фиксацию 10 цифр десятичной системы счисления.

Первые изобретения этого периода – машины Леонардо да Винчи, В. Шиккарда. О них ничего не было известно современникам, поэтому первой вычислительной машиной считается суммирующая машина Б.Паскаля – «Паскалина», выполняющая операции сложения и вычитания. Сложную в реализации операцию вычитания Паскаль заменил сложением с дополнением вычитаемого. Этот подход используется в современных электронных вычислительных машинах (далее – ЭВМ). Своей формой «Паскалина» напоминала удлиненный сундук. Она была достаточно большой, также она имела несколько рукояток, при помощи которых осуществлялись процессы вычитания и сложения, имела ряд маленьких колес с зубьями. Первое колесо считало единицы, второе – десятки, третье – сотни и т.д. Процесс сложения в машине Паскаля производилось вращением колес вперед. Двигаясь в обратном направлении, выполнялось вычитание.

Счетная машина Г.В. Лейбница позволяла складывать, вычитать, умножать, делить, извлекать квадратные корни. В основе множительного устройства этой машины лежит ступенчатый валик Лейбница, надолго определивший принципы построения счетных машин. В ЭВМ, появившихся более двух веков спустя, устройство, выполняющее арифметические операции (те же самые, что и «арифметический прибор» Г. Лейбница), получило название арифметического. Позднее, по мере добавления ряда логических действий, его стали называть арифметико-логическим (АЛУ). Оно стало основным устройством современных компьютеров.