Файл: История развития средств вычислительной техники (Применение счета подручных средств).pdf

Тем более, примерно за 10 лет Паскаль изготовил около 50-ти и даже сумел продать более десяти вариантов своей машины. Несмотря на всеобщее восхищение, машина не принесла богатства своему создателю. Сложность и высокая стоимость машины в сочетании с небольшими вычислительными способностями служили препятствием ее широкому распространению. Тем не менее, заложенный в основу «Паскалины» принцип связанных колес почти на три столетия стал основой для большинства создаваемых вычислительных устройств.

Машина Паскаля стала вторым реально работающим вычислительным устройством после счетовода Вильгельма Шикарда (нем. Wilhelm Schickard), созданного в1623 году.

Рисунок 7 Машина Вильгельма Шиккарда

7. Машина Лейбница

Первая машина, выполняющая все арифметические действия и подъем к степень, была разработана в 1673 году немецким ученым Лейбницем Г .В. (1646-1716), которую сконстуювала человек за именем Оливер из Парижа. .Это был "пошаговый вычислитель». Машина имела оживленную каретку и выполняла умножения по принципу школьного алгоритма "умножение в столбик". Это был первый арифмометр (от греческого arithmos число и метр) - настольная механическая счетная машина для выполнения сложения, вычитания, умножения, деления, в которой установления чисел и приведения счетного механизма в действие осуществляются вручную.

Рисунок 8 Машина Лейбница

8. Машина Бэббиджа

В 1822 М .Беббидж (1791-1871), возглавлявший кафедру математики Кембриджского университета, разработал проект большой машины для исчисления и печати таблиц математических функций. Он построил рабочую модель, заслужила одобрение и финансовую поддержку Лондонского Королевского Общества. В 1823 Бэббидж приступил к работе, рассчитывая закончить ее за три года. Но работу вовремя не пришлось сделать, так как в то время еще не было точного оборудования для изготовления деталей, не было разработана теория механизмов. К тому же в ходе изготовления машины Бэббидж продолжал ее совершенствовать

Находил новые решения расширения ее возможностей, постоянно вносил изменения в чертежи и переделывал уже изготовлены узлы. В 1833 Беббиж прекратил работы над большой машиной, витрачавшы 17 тыс. фунтов стерлингов правительственных средств и 13 тыс. собственных и выполнив При этом только часть проекта. Но надо отметить, что работающая часть машины была значительно большее быстродействие, чем было обещано, и обеспечивала заявленную точность. В процессе создания машины у Бэббиджа возникла идея о создании универсальной вычислительной машины, названной впоследствии аналитической. Ее логическая схема была настолько ясной и простой, что он мог описать ее словам, не прибегая к чертежам.

Аналитическая машина, по Бэббиджу:

1. выполняет простые арифметические действия;

2. запоминает начальные, промежуточные и результативные данные;

3. запоминает группу команд, из которых сотоит алгоритм решения задачи;

4. выводит результаты вычислений;

5. автоматически прекращает вычисления после выполнения задач;

6. повторяет цикл вычислений.

В новой машине предусматривалось устройство - "мельница", который выполнял все арифметические действия. Исходные данные, промежуточные результаты запоминались на регистрах, объединенных в единое устройство - "состав". Управление перемещением чисел со "склада" на "мельницу" и обратно, а также управления действиями "мельницы" осуществлялось "конторой" с помощью перфокарт по типу ранее примененных для ткацкого станка французом Ж .М .Жаккаром. Последовательность карт составляла (как мы бы сейчас назвали) программу. Но в аналитической машине Бэббиджа еще отсутствовала современная "концепция хранимой программы».

Последние 37 лет своей жизни Бэббидж посвятил совершенствованию своей аналитической машины. В 1871 году он создал прототипы процессора и устройства для печати. Умер он так и не закончив свою основную работу. Его машина намного опережала технические возможности своего времени, и довести ее до конца было практически невозможно. Аналитическую машину М .Беббиджа считают прообразом ЭВМ. Примечания: Генри Бэббидж, сын Чарльза Бэббиджа, в 1906 году при поддержке фирмы R .W. Munro построил процессор родительской аналитической машины. Процессор работал безупречно, но вполне аналитическая машина так и не была построена.

В этих работах Бэббиджу помогала математик Ада Лавлейс (1815-1852). Она создала для машины Бэббиджа несколько программ, которые хранились на специальных перфорированных картах. Она доказала, что машина способна не только решать задачи численного характера, но и выполнять операции над словами. "Машина - не творец. Она - лишь слуга, послушный приказам господина "(Ада Лавлейс) Работы Ады Лавлейс в этой области были напечатаны в 1843 году. Однако, в то время считалось неприличным для женщины издавать произведения под своим именем, поэтому на титульном листе стояли только ее инициалы. Одна из основных научных работ Ады Лавлейс - перевод статьи Менабриа "Элементы аналитической машины Бэббиджа" и примечания к ней. Именно эти несколько страниц и содержали, по мнению многих специалистов, вроде "первой в истории компьютерной программы". В тексте примечаний к статье Менабреа была скрыта стройная теория программирования.

Заслуги Чарльза Бэббиджа и его ученицы и помощницы Ады Лавлейс:

Во-первых, это идея программного управления процессом вычислений.

Во-вторых, предложение использовать перфокарты для ввода и вывода данных, для управления, а также для обмена и передачи чисел в самой машине.

В-третьих, изобретение системы предварительного переноса для ускорения расчетов.

В-четвертых, применение способа изменения хода вычислений, получивший в дальнейшем название условного перехода.

В-пятых, введение понятия циклов операций и рабочих ячеек.

В материалах Бэббиджа и комментариях Лавлейс намечены такие понятия, как подпрограмма и библиотека подпрограмм, модификация команд и индексный регистр, которые стали употребляться только в 50-х годах ХХ века. Сам термин библиотека был впервые введен Бэббиджем, а сроки рабочий центр и цикл предложила Ада Лавлейс.

Рисунок 9 Машина Бэббиджа

9. Табулятор Голлерита

Герман Голлерит (1860-1929), сын немецких эмигрантов в США, сконструировал в 1884 году табулятор - электрическую счетную машину.

Первый статистический табулятор был построен американцем Германом Голлерит, с целью ускорить обработку результатов переписи населения, которая проводилась в США 1890. Идея возможности использования для этих целей перфокарт принадлежала высокопоставленному чиновнику бюро переписи Джону Шоу Биллингс (будущему тестю Голлерита). Голлерит закончил работу над табулятором к 1890 Затем в бюро переписи были проведены испытания, и табулятор Голлерита в соревновании с несколькими другими системами был признан лучшим. С изобретателем был заключен контракт. После проведения переписи Голлерит был удостоен нескольких премий, и получил звание профессора в Колумбийском университете.

Голлерит организовал фирму по производству табуляцийних машин TMC (Tabulating Machine Company), продавая их железнодорожным управлением и правительственным учреждениям (партия табуляции была также закуплена Российской империей). Этому предприятию способствовал успех. С годами оно претерпело ряд изменений - слияний и переименований. С 1924 года фирма Голлерита стала называться IBM. Она является крупнейшим в мире производителем компьютеров.

Рисунок 10 Табулятор Голлерита

10. Калькулятор

Калькулятор (лат. Calculator): - электронно-вычислительное устройство для выполнения операций над числами или алгебраическими формулами;

Латинское слово calculator ( «счетчик, тот, что считает") происходит от глагола calculo ( «считаю, подсчитываю»), который в свою очередь происходит от словаcalculus - «камешек» (камешки использовались для счета); calculus есть уменьшительное от calx - «известь».

Простейшие калькуляторы имеют небольшие размеры и вес, один регистр памяти и небольшое число функций. Предназначены для широкого круга потребителей.

Бухгалтерские калькуляторы имеют дополнительные средства для работы с денежными суммами (кнопки «00» и «000», фиксированное количество разрядов дробной части, автоматическое округление). Как правило, имеют настольные габариты. Предназначены для всех, кто вынужден считать деньги: бухгалтеров, кассиров и т. д.

Инженерные (англ. Scientific): предназначены для сложных научных и инженерных расчетов. Имеют большое количество функций, включая вычисление всех элементарных функций, статистические расчеты, задание углов в градусах, минутах и секундах. Для сложных вычислений применяются скобки абозворотний польская запись.

Визуальные калькуляторы позволяют вводить длинный выражение и редактировать его. При нажатии кнопки «=» происходит вычисление значения этого выражения. Такие калькуляторы дороги и несколько неудобны для простых расчетов, однако удобны, когда нужно провести большое количество однотипных расчетов с разными аргументами.

Программируемые калькуляторы имеют возможность вводить и выполнять программы пользователя. Имеют большое количество регистров памяти (10 и более). По функциональности приближаются к простейшим компьютеров. В зависимости от модели программируемые калькуляторы имеют несколько типов встроенных языков программирования: самая (запоминает только нажатия клавиш без вывода на экран) такова, что отражает коды команд (обычно используя обратную польскую запись), Бейсик или собственный язык программирования, приближенный к Бейсик.

Графические калькуляторы имеют графический экран, позволяющий строить графики функций или даже выводить на экран произвольные рисунки.

Рисунок 11 Калькулятор

11. Поколения вычислительной техники

Ниже представлена таблица развития средств вычислительной техники по поколениям.

Таблица 1 Поколения вычислительной техники

В первом поколении ЭВМ проходили становление машины архитектуры фон Неймана, которые состояли из электронных ламп.

Особенность второго периода – использование транзистора в качестве переключательного элемента (вместо вакуумной лампы) с быстродействием до сотен тысяч операций в секунду.

Машины третьего поколения – это машины, имеющие единую архитектуру, т.е. программно совместимы. Элементной базой в них являются интегральные схемы – микросхемы.

Четвертое поколение – самое длительное – с конца 70-х годов и до настоящего времени. Ведущие производители компьютеров используют следующую классификацию ЭВМ:

- суперкомпьютеры;

- большие ЭВМ;

- серверы;

- мини-ЭВМ;

- микроЭВМ, персональные компьютеры.

На последнем этапе развития информационных систем имеются определенные особенности:

используется в полную мощность потенциал настольных компьютеров;

система строится в виде модулей в рамках единого комплекса;

экономятся ресурсы системы, так как централизовано хранятся и обрабатываются данные на верхних уровнях иерархии информационной системы;

сетевое и системное администрирование для управления на каждом уровне иерархии и сквозной контроль над функционированием сети, обеспечивающий нужную гибкость в конфигурации информационной системы;

резко снижаются эксплуатационные расходы на содержание информационной системы: поддерживается функционирование сети, создаются резервные копии файлов пользователей на удаленном сервере, настраивается конфигурация рабочих станций и подключается в сеть, обеспечивается защита данных, обновляются версии программного обеспечения.