Файл: История развития средств вычислительной техники (Информационных технологий).pdf

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день, в настоящем веке, информационные технологии являются основой практически в каждой области современной жизни. Вычислительная техника в сегодняшнем мире представлена множеством устройств и основных компонентов, таких как микропроцессоры, робототехника, компьютеры и другая современная техника.

Для свободного ориентирования в сегодняшней информационной среде специалист в каждой сфере должен обладать умением приобретать, обрабатывать и применять эту информацию при помощи ЭВМ, телекоммуникаций и остальных средств связи. На сегодня всё больше говорят об информации в качестве стратегического общественного ресурса, в качестве ресурса, каковой определяет уровень развития экономики, внутреннего устройства, политики, социальной жизни государства. Уже стала использоваться такая практика: при устройстве на рабочее место претендентам в обязательном порядке требуется владение навыками работы на персональным компьютере и главными прикладными программными средствами.

Машинально возникает вывод о том, что в нынешних условиях информационно-коммуникационные технологии становятся всё более эффективным рычагом модернизации управления. Компьютеры являются неотделимым компонентом нынешней жизни каждого современного человека.

Актуальность данной темы состоит в том, что средства вычислительной техники находит все более широкое использование во всех областях человеческой деятельности; техническая база персональных компьютеров непрерывно модернизируется, программное обеспечение становится все более мощным. Следовательно, особенно важным представляется определение история развития средств вычислительной техники.

Объектом исследования данной работы являются средства вычислительной техники.

Предметом исследования является анализ исторических особенностей средств вычислительной техники.

Целью выполнения данной работы является исследование истории развития средств вычислительной техники.

Для достижения поставленных целей требуется выполнить следующие задачи:

• изучить этапы развития средств вычислительной техники;
• рассмотреть перспективы развития средств вычислительной техники;
• проанализировать состояния рынка персональных компьютеров;
• сравнить персональные компьютеры с различными процессорами.

Воздействие средств вычислительной техники на науку исследуется в трудах таких авторов как В.П. Зинченко, О.П. Новожилова, А.И. Михайлова, О.К. Тихомирова. Технические проблемы и вопросы вычислительной техники исследуется в трудах Н.Винер, Г. Саймон, в России – А.И. Ракитов, Э.П. Семенюк. Методологическая проблематики анализа феномена вычислительной техники разрабатывается в работах А.А. Сарварова, А.А. Хайдаршина, А.А. Миниахметова , Б.П. Хромого.

История средств вычислительной техники рассматривается в статьях: Р.Ф. Гайнуллина, А.В. Парфенова, С. Симоновича, Б.П. Хромого, В.П. Шевченко.

1. Основы исторического развития средств вычислительной техники

1.1. Этапы развития средств вычислительной техники

Полная история вычислений включает разработку множества разнообразных устройств, таких как древние китайские счеты, ткацкий станок жаккарда (1805) и «Аналитическая машина» Чарльза Бэббиджа (1834)^[1]. История средств вычислительной техники также включает другие механические, аналоговые и цифровые вычислительные архитектуры.

Уже в 1960-х годах механические устройства, такие как калькулятор Марчанта, все еще находили широкое применение в науке и технике. На заре развития электронных вычислительных устройств было много дискуссий об относительных преимуществах аналоговых и цифровых компьютеров. Фактически, уже в 1960-х годах аналоговые компьютеры стали широко использоваться для решения систем конечно-разностных уравнений, возникающих при моделировании нефтяных пластов^[2].

В конце концов, цифровые вычислительные устройства доказали свою мощь, экономичность и масштабируемость, необходимые для работы с крупномасштабными вычислениями. Цифровые компьютеры в настоящее время доминируют в вычислительном мире во всех областях, начиная от ручного калькулятора до суперкомпьютера, и широко распространены в обществе.

Эволюция цифровых вычислений часто делится на поколения^[3]. Каждое поколение характеризуется значительными улучшениями по сравнению с предыдущим поколением в технологии, используемой для построения компьютеров, внутренней организации компьютерных систем и языков программирования. Хотя обычно это не связано с компьютерными поколениями, наблюдается постоянное улучшение алгоритмов, в том числе алгоритмов, используемых в вычислительной науке. Следующая история была организована с использованием этих широко признанных поколений в качестве опорных пунктов.

Следует отдельно выделить домеханический период в истории развития средств вычислительной техники^[4].

Понятие числа возникло задолго до появления письменности. Люди веками учились считать, передавая и обогащая свой опыт из поколения в поколение.

С древних времен человечество столкнулось с проблемами, требующими все большего объема вычислений. Со временем большинство из них находили решения. Еще в древности некоторые области математики были настолько развиты, что образованный человек тех лет по уровню знаний едва ли уступал нынешнему выпускнику школы.

Возникновение землевладения потребовало определения способов расчета площади участков, что привело к рождению геометрии. Достижения Евклида, Пифагора и других греческих ученых в этом направлении хорошо известны^[5].

Развитие торговли также ставит новые задачи. Помимо учета товаров и денежных сумм, существуют и более сложные проблемы. Купцам приходилось совершать все более и более дальние путешествия, а для этого требовались средства навигации. Астрономы древности решали и эти задачи. В конце концов, все сводилось к расчетам, и чем точнее они были, тем успешнее выполнялись поставленные задачи. Кроме того, необходимо было осуществлять торговые операции, проводить землеустройство и управлять запасами урожая^[6].

У большинства из нас очень ограниченные вычислительные возможности. Даже сложить стоимость нескольких небольших покупок и подсчитать сумму изменения не так-то просто, а уж о вычислении орбиты планеты или координат звезды и говорить не приходится. Поэтому наряду с развитием теории ученые работали и над проблемой автоматизации вычислений.

Для расчетов использовались всевозможные инструменты, которые имели разные возможности и назывались по-разному^[7].

Самым древним вычислительным инструментом, который сама природа предоставила в распоряжение человека, была его собственная рука – великолепный природный компьютер. Она имеет важные преимущества, которые современные инженеры пытаются дать разработанным счетным устройствам^[8].

Названия чисел во многих языках указывают на то, что первобытный человек считал главным образом пальцами. Не случайно в древнерусской нумерации единицы называются «пальцами», десятки – «композициями», а все остальные числа – «композициями». Пять, то есть кисть руки, является синонимом и фактической основой числа «Пять» у многих народов.

Из подсчета пальцев (рис. 1) происходит от пятизначной системы счисления (одна рука), десятичной (две руки) и двадцатизначной (пальцы рук и ног). Для многих народов пальцы остаются инструментом счета на более высоких стадиях развития^[9].

Рисунок 1 – Счет на пальцах

Счет пальцев был также хорошо известен в Риме.^[10] По свидетельству древнеримского историка Плиния Старшего (умершего в 79 году в Помпеях во время извержения Везувия), на главной площади Римского Форума была установлена гигантская фигура двуликого бога Януса. Пальцами правой руки он изобразил число 300,пальцами левой-55. Вместе это было число дней в году по римскому календарю^[11].

Чтобы сделать процесс подсчета более удобным, человек стал использовать вместо пальцев маленькие камешки. Он построил пирамиду из камней и определил, сколько их было, но если число было большим, то трудно было вычислить количество камней на глаз.

Поэтому первобытный человек начал делать меньшие пирамиды из камней того же размера, а поскольку на руках было десять пальцев, пирамида была составлена из десяти камней. Разные народы использовали вместо камней разные приспособления-кости, бобы, раковины.

Самым древним из этих орудий считается кость с насечками, найденная в древнем поселении Долни Вестоничи на юго-востоке Чехии в Моравии. Этот предмет, называемый «вестоницкая кость», как полагают, использовался в течение 30 тысяч лет до нашей эры^[12].

В Средние века метки (рис.2) используется для ведения бухгалтерского учета и сбора налогов. Бирка была разрезана на две продольные части, одна из которых предназначалась для фермера, а другая – для сборщика налогов. Согласно зарубкам на обеих частях, налоговая накладная была сохранена, что проверялось путем складывания частей бирки.

В Англии, например, такой способ учета налогов существовал до конца XVII века.

Рисунок 2 – Насечки на дереве

Другие народы-китайцы, персы, индийцы, перуанцы – использовали пояса или веревки с узлами для обозначения чисел и счета. Американские индейцы называли счетные веревки квиру, а в перуанских городах до вторжения европейцев в Южную Америку городской казначей назывался квиру комоукуна, то есть расчет по узлам^[13].

Узелковое письмо (рис.3) было представлено из нескольких родственных шерстяных или хлопчатобумажных нитей^[14]. Знаки на этих нитях представляли собой узлы, иногда с вплетенными в них камнями или цветными раковинами. Наиболее широкое распространение узелковое письмо получило в регионе Центральных Анд во время расцвета государства инков Туантинсуйу в XV веке нашей эры^[15].

Рисунок 3 – Узелковое письмо

Следующий шаг в развитии вычислительных устройств был связан с образованием средиземноморских государств^[16]. Укрепление торговых связей между ними привело к созданию нового инструмента, известного почти всем народам.

Происхождение термина «счеты» не установлено. Большинство историков считают, что это слово греческое и буквально означает «пыль»^[17]. Первоначально однородные предметы (камни, скорлупа, орехи, бобы и др.) раскладывались на специальной доске в определенном порядке и считались. Чтобы они не скатывались вниз, доску покрывали слоем песка или пыли. Поэтому абак означает табличку, покрытую слоем пыли. В своей примитивной форме счеты действительно были табличкой.

Со временем счетные доски были разделены на несколько полос или колонок. Это позволило вести счет, используя однородные предметы, намного быстрее^[18].

Количество однородных объектов в первом столбце соответствует единицам, во втором – десяткам, в третьем – сотням и т. д. Если в одном из пазов набирается десять однородных предметов, то снимают их и добавляют один предмет в следующий паз.

Таким образом, люди пришли к изобретению счетов – Счетной доски, которая на протяжении многих сотен лет в разных странах помогала экономить время в действиях с большими числами. Счеты считаются первым и главным счетным устройством древних народов.

На рубеже XVI-XVII веков появляются русские счеты. Долгое время считалось, что русские счета были выведены из китайского суанпана. Только в начале 60-х годов XX века ленинградский ученый И.Г. Спасский убедительно доказал русское происхождение этого Счетного устройства^[19]. Это можно доказать следующими аргументами^[20]:

1) он имеет горизонтальное расположение спиц с костями;

2) десятичная (не пятикратная) система счисления используется для представления чисел.