Файл: История развития средств вычислительной техники (Счёт на пальцах).pdf

BBEДEНИE

Вo всe врeмeнa людям нyжнo былo cчитaть. B дoистoричeскoм прoшлoм oни cчитaли нa пaльцaх или дeлaли нaсeчки нa кoстяx. При­мeрнo oкoлo 4000 лeт нaзaд были изoбрeтeны ужe дoвoльнo слoжныe систeмы счисления, позволявшие осуществлять торговые сделки, рас­считывать астрономические циклы, проводить другие вычисления. Несколько тысячелетий спустя появились первые ручные вычислитель­ные инструменты. Необходимость производить вычисления существова­ла всегда. Люди, пытаясь совершен­ствовать процесс вычисления, изоб­рели всевозможные приспособ­ления. Об этом свидетельствуют и грече­ский абак, и русские счёты и еще мно­жество разнообразных устройств. В XVII веке были со­зданы первые механические счетные машины, а в XIX веке они по­лучили

широкое распространение. А в наши дни слож­нейшие вы­числительные задачи, как и множество других операций, не связан­ных с числами, решаются при помощи “электронного мозга”— компьютера. Закладка фундамента компьютерной революции происходи­ла медленно и далеко не гладко. Отправной точкой этого процесса можно считать изобретение счетов, сделанное более 1500 лет назад в странах Средиземноморья. Этим нехитрым устройством купцы пользовались для своих расчетов. Счеты оказались очень эффективным инструментом и вскоре распространились по все­му свету, а в некоторых странах применяются и по сей день. Вплоть до XVII в., счеты как вычислительный инструмент оста­вались вне конкуренции. Слово «компьютер» означает «вычислитель», т.е. устройство для вычислений. Потребность в автоматизации обра­ботки данных, в том числе вычислений, возникла очень давно. Бо­лее 1500 лет тому назад для счета использовались счетные палоч­ки, ка­мешки и т.д. В наше время трудно представить себе, что без компьютеров можно обойтись.

1

До начала 70-х годов вычислительные машины были доступны весьма ограниченному кругу специалистов, а их при­менение оставалось окутанным завесой секретности и малоиз­вестным широкой публике.. В 1971 году еще почти никому не из­вестная фирма Intel из небольшого американского городка с Санта-Клара (штат Калифорния), выпустила первый микропроцессор. Именно ему люди обязаны появлением нового класса вычислитель­ных систем – персональных компьютеров, которыми теперь пользу­ются все, от учащихся начальных классов и бухгалтеров до ученых и инженеров.  В конце XX века невозможно представить себе жизнь без пер­сонального компьютера. Компьютер прочно вошел в нашу жизнь, став главным помощником человека. На сегодняшний день в мире существует множество компьютеров различных фирм, различ­ных групп сложности, назначения и поколений.  Целью данной работы является обобщение разрозненных дан­ных о развитии вычислительной техники от простейшего счета до современных электронно-вычислительных машин. Данная работа включает в себя историю появления устройств, облегчающих человеку всевозможные расчеты, основные этапы раз­вития компьютерной (вычислительной) техники , а также инфор­мацию о научных деятелях, внесших вклад в развитие вычислитель­ной техники. 

---

1. СЧЕТНЫЕ УСТРОЙСТВА ДО ПОЯВЛЕНИЯ ЭВМ

1.1 Счёт на пальцах

Во все времена людям нужно было считать. О том, когда человечество научилось, считать мы можем, строить лишь догадки. Но можно с уверенностью сказать, что для простого подсчета наши предки использовали пальцы рук, способ, который мы с успехом используем до сих пор. А как поступить в том случае если вы хотите запомнить результаты вычислений или подсчитать, то чего больше чем пальцев рук.

2

В этом случае можно сделать насечки на дереве или на кости. Скорее всего, так и поступали первые люди, о чем и свидетельствуют археологические раскопки. Пожалуй, самым древним из найденных таких инструментов считается кость, с зарубками, найденная в древнем поселении Дольни Вестоници на юго - востоке Чехии в Моравии. Этот предмет получивший название «вестоницкая кость» предположительно использовался за 30 тыс. лет до н. э. Несмотря на то, что на заре человеческих цивилизаций, были изобретены уже довольно сложные системы исчисления использование засечек для счета продолжалось еще довольно таки долго. Счет на пальцах, несомненно, самый древний и наиболее простой способ вычисления. У многих народов пальцы рук остаются инструментом счета и на более высоких ступенях развития. К числу этих народов принадлежали и греки, сохраняющие счет на пальцах в качестве практического средства очень долгое время.

Счёт на камнях

Чтобы сделать процесс счета более удобным, первобытный человек начал использовать вместо пальцев небольшие камни. Он складывал из камней пирамиду и определял, сколько в ней камней, но если число велико, то подсчитать количество камней на глаз трудно. Поэтому он стал складывать из камней более мелкие пирамиды одинаковой величины, а из - за того что на руках десять пальцев, то пирамиду составляли именно десять камней.

Счет на Абаке

Во времена древнейших культур человеку приходилось решать задачи, связанные с торговыми расчетами, с исчислением времени, с определением площади земельных участков и т. д. Рост объемов этих расчетов приводили даже к тому, что из одной страны в другую приглашались специально обученные люди, хорошо владевшие техникой арифметического счета.

3

Поэтому рано или поздно должны были появиться устройства, облегчающие выполнение повседневных расчетов. Так в Древней Греции и в Древнем Риме были созданы приспособления для счета, называемые абак (от греческого слова abakion – “дощечка, покрытая пылью”). Абак называют также римскими счетами. Вычисления на них проводились путем перемещения счетных костей и камешков (калькулей) в полосковых углублениях досок из бронзы, камня, слоновой кости, цветного стекла. В своей примитивной форме абак представлял собой дощечку (позднее он принял вид доски, разделенной на колонки перегородками). На ней проводились линии, разделявшие ее на колонки, а камешки раскладывались в эти колонки по тому же позиционному принципу, по которому кладется число на наши счеты. Эти счеты сохранились до эпохи Возрождения. В странах Древнего Востока (Китай, Япония, Индокитай) существовали китайские счеты. На каждой нити или проволоке в этих счетах имелось по пять и по две костяшки. Счет осуществлялся единицами и пятерками. В России для арифметических вычислений применялись русские счеты, появившиеся в XVI веке, но кое - где счеты можно встретить и сегодня.

---

Палочки Непера

Первым устройством для выполнения умножения был набор деревянных брусков, известных как палочки Непера. Они были изобретены шотландцем Джоном Непером (1550 - 1617гг. ). На таком наборе из деревянных брусков была размещена таблица умножения. Кроме того, Джон Непер изобрел логарифмы.

Данное изобретение оставило заметный след в истории оставило изобретение Джоном Непером логарифмов, о чем сообщалось в публикации 1614 г.

4

Его таблицы, расчет которых требовал очень много времени, позже были “встроены” в удобное устройство, чрезвычайно ускоряющее процесс вычисления, — логарифмическую линейку; она была изобретена в конце 1620 - х годов. В 1617 г. Непер придумал и другой способ перемножения чисел. Инструмент, получивший название “костяшки Непера”, состоял из набора сегментированных стерженьков, которые можно было располагать таким образом, что, складывая числа, в прилегающих друг к другу по горизонтали сегментах, мы получали результат их умножения. Теории логарифмов Непера суждено было найти обширное применение. Однако его “костяшки” вскоре были вытеснены логарифмической линейкой и другими вычислительными устройствами—в основном механического типа, — первым изобретателем которых стал гениальный француз Блез Паскаль.

Логарифмическая линейка

Развитие приспособлений для счета шло в ногу с достижениями математики. Вскоре после открытия логарифмов в 1623 г. была изобретена логарифмическая линейка.

В 1654 г. Роберт Биссакар, а в 1657 г. независимо С. Патридж (Англия) разработали прямоугольную логарифмическую линейку - это счетный инструмент для упрощения вычислений, с помощью которого операции над числами заменяются операциями над логарифмами этих чисел. Конструкция линейки сохранилась в основном до наших дней. Логарифмической линейки была суждена долгая жизнь: от 17 века до нашего времени. Вычисления с помощью логарифмической линейки производятся просто, быстро, но приближенно. И, следовательно, она не годится для точных, например финансовых, расчетов.

5

Механический этап развития вычислительной техники

Становление механики в XVII в. стало посылом сотворения вычислительных приборов и устройств, использующих машинальный принцип вычислений. Эти прибора возводилисьна механических деталях и обеспечивали самодействующий перенесение старшего разряда. Эти прибора были готовы исполнять уже не два, а 4 арифметических воздействия и именовались арифмометрами. Собственного семейства трансформацию абака внес предложение Леонардо да Винчи (1452-1519) в конце XV - начале XVI века. Он сделалнабросок 13-разрядного суммирующего прибора с десятизубными кольцами. Чертежи предоставленного прибора были отысканы между двухтомного собрания Леонардо по механике, популярного как "Codex Madrid". Это прибор что-нибудь вроде счетной машинки в базе которой присутствуют стержни, с одной стороны наименьшее с иной большее, все стержни (всего 13) обязаны были находится этим образом, дабы наименьшее на одном стержне касалось наибольшего на ином. 10 оборотов первого колеса обязаны были приводить к 1 абсолютному обороту 2, 10 2 к 1 абсолютному третьего и т.д. 1-ая механическая автомат была описана в 1623 г. доктором арифметики Тюбингенского институтаВильгельмом Шиккардом, продана в единственном экземпляре и предназначалась для выполнения 4 арифметических операций над 6-разрядными количествами. АвтоматШиккарда содержала суммирующее и множительное прибора, а еще устройство для записи промежных итогов. 1-ый блок - шестиразрядная суммирующая автомат - давал собой слияние зубчатых передач. На всякой оси были шестерня с 10 зубцами и дополнительное однозубое колесо - перст. 6 Перст работал для такого, дабы транслировать единицу в грядущий разряд (поворачивать шестеренку на десятую доля совершенного оборота, впоследствии такого как шестеренка предшествующего разряда устроит подобный оборот). При вычитании шестеренки руководствовалось вертеть в оборотную сторону. Контроль хода вычислений возможно было производить при поддержке особых окон, где являлись цифры. Для перемножения использовалось прибор, чью ключевую доля составляли 6 осей с «навернутыми» на их таблицами умножения. Примененная принципная схема машины Шиккарда явилась традиционной - она (или ее модификации) применялась в большинстве дальнейших механических счетных машин вплоть до подмены механических подробностей электрическими. Впрочем по причине недостаточной популярности автомат Шиккарда и основы ее работы не оказали немаловажного воздействия на последующее становление вычислительной техники (ВТ), но она по праву раскрывает эпоху механической ВТ. 1-аядеятельная модель счетной суммирующей машины была сотворена в 1642 г. известным французским научным работником Блезом Паскалем. Для выполнения арифметических операций Паскаль поменял поступательное движение костяшек в абаковидных инструментах на вращательное перемещение оси (колеса), например собственно что в его машине сложению количеств соответствовало телосложение пропорциональных им углов. Принцип воздействия счетчиков в машине Паскаля несложен. В базе его лежит мысль обычнойзубчатой пары - 2-ух зубчатых колес, сцепленных меж собой. Для всякого разряда наличествует колесо (шестеренка) с 10 зубцами. При данном любой из 10 зубцов дает 1 из цифр от 0 до 9. Это колесо возымело заглавие "десятичное счетное колесо". С прибавлением в предоставленном разряде всякой единицы счетное колесо поворачивается на раззубец, т. е. на 1 десятую оборота. Требуемую цифру возможно ввести, поворачивая колесо до тех пор, пока же зубец, представляющий данную цифру, не встанет напротивуказателя или же окна. 7 К примеру, 3 колеса демонстрируют количество 285. Мы можем добавить к данному количеству 111, повернув любое колесо направо на раз зубец. За это время напротив оконвозникнут в соответствии с этим цифры 3, 9, 6, образуя необходимую сумму количеств 285 и 111, т. е. 396. Задачка ныне в том, как реализовать перенесение 10-ов. Это 1 из ведущих задач, которую довелось улаживать Паскалю. Присутствие такового механизма разрешило бы вычислителю не расходовать забота на запоминание перенесения из младшего разряда в старший. Автомат, в которой телосложение производится автоматически, обязана сама предопределять, когда надо изготовлять перенесение. Положим, собственно что мы ввели в разряд 9 единиц. Счетное колесо оборотится на 9/10 оборота. В случае если ныне добавить ещё 1 единицу, колесо "накопит" уже 10 единиц. Их надобно передать в грядущий разряд. Это и есть предоставление 10-ов. В машине Паскаля ее воплотит в жизнь удлиненный зуб. Он сцепляется с колесом 10-ов и поворачивает его на 1/10 оборота. В окне счетчика 10-ов будет замечен кол - раз десяток, а в

---

8

Она изготавливала на современников большое эмоцию, о ней слагались легенды, ей посвящались поэмы. Все почаще с именованием Паскаля возникала черта "французский Архимед". До нашего времени дошло лишь только 8 машин Паскаля, из коих 1 считается 10-разрядной. Универсальная самодействующая автомат, в структуру которой уже входили практически все главные части передовых ЭВМ, была придумана ещё в 30-х годах XIX века. И в данный момент мы можем только поражаться, собственно что этабольшая работа, - а это был, без преувеличений, переворот в вычислительной технике - имела возможность быть осуществлена буквально одним человеком. Имя сего человека, которому предначертано было обнаружить свежую и, наверное, более колоритную страничку в ситуации вычислительной техники - Чарльз Бэббидж. За собственную длительнуюжизнь (1792-1871) кембриджский доктор арифметики устроил много открытий и изобретений, важно опередивших его время. Круг интересов Бэббиджа был очень широкий, и все же ключевым делом его жизни, по текстам самого научного работника, были вычислительные машины, над созданием коих он трудился в пределах 50 лет. Аналитическая автоматБэббиджа давала собой единственный ансамбль предназначенных блоков. По плану она включала надлежащие прибора. 1-ое - прибор для сбережения начальных данных и промежных итогов. Бэббидж именовал его "складом"; в передовых вычислительных машинах прибор такового на подобии именуется памятью или же запоминающим устройством. Для сбережения количеств Бэббидж внес предложение применить комплект десятичных счетных колес. Любое из колес могло становиться в одном из 10 положений и этимобразом запоминать раз десятичный сигнал. Колеса собирались в регистры для сбережения многоразрядных десятичных количеств. По плану создателя запоминающее приборнадлежит было владеть вместимость в 1000 количеств по 50 десятичных символов "для такого, дабы владеть кое-какой припас по отношению к большему количеству, которое имеет возможность потребоваться".

9

Для сопоставления , собственно что запоминающее прибор одной из первых ЭВМ имело размер 250 десятиразрядных количеств. Для сотворения памяти, где сберегаласьинформация, Бэббидж воспользовался не лишь только колесные регистры, но и гигантские железные диски с отверстиями. В памяти на дисках сберегались таблицы значений особых функций, которые применялись в процессе вычислений. 2-ое прибор машины - прибор, в котором осуществлялись нужные операции над количествами, взятыми из "склада". Бэббидж именовал его "фабрикой", а в данный момент аналогичное прибор именуется арифметическим. Время на создание арифметических операций воспринималосьсоздателем: телосложение и вычитание - 1с; умножение 50-разрядных количеств - 1 мин; дележ 100-разрядного количества на 50-разрядное - 1 мин. И в конце концов, третье прибор машины - прибор, управляющее последовательностью операций, производимых над количествами. Бэббидж именовал его "конторой"; в данный момент оно - приборуправления. Управление вычислительным ходом надлежит было реализоваться с поддержкой перфокарт - набором картонных карточек с различным месторасположениемпробитых (перфорированных) отверстий. Карты протекали под щупами, а они, в собственную очередь, попадая в отверстия, приводили в перемещение механизмы, с поддержкойкоих количества передавались со "склада" на "фабрику". Итог автомат высылала назад на "склад". С поддержкой перфокарт ожидалось еще воплотить в жизнь операции ввода числовой инфы и вывода приобретенных итогов. По сущности дела, данным решалась неувязка сотворения самодействующей вычислительной машины с программным управлением. Лишь только впоследствии погибели Бэббиджа его отпрыск Генри смог выстроить по чертежам основателя центральный узел "Аналитической машины" - арифметическое прибор, которое в 1888 году вычислило произведения количества "пи" на количества естественного ряда от 1-го до 32 с точностью до 29 знаков!

---

10

Автомат Бэббиджа оказалась работоспособной, но Чарльз сего уже не заметил. А автомат, разработанная Лейбницем в 1694 г., выделяла вероятность механического выполнения операции умножения без поочередного склады и вычитания. Ключевой частью ее был например именуемый ступенчатый валик - цилиндр с зубцами различной длины, которые вели взаимодействие со счетным колесом. Передвигая колесо вдоль валика, возможно было его установить в зацепление с важным количеством зубцов и гарантировать установку конкретной цифры. Арифметическая автомат Лейбница была по существу первым в мире арифмометром - автомобилем, предназначенной для выполнения 4 арифметических поступков, позволяющей применить 8-разрядное множимое и 9-разрядный множитель с получением 16-разрядного произведения. По сопоставлению с автомобилем Паскаля было сотворено принципно свежее вычислительное прибор, значимо ускоряющее выполнение операций умножения и разделения. Впрочем, не обращая внимания на все остроумие его изобретателя, арифмометр Лейбница не получил распространения по 2 главным основаниям: недоступность на него стойкого спроса и конструкционной некорректности, сказывающейся при перемножении максимальных для него количеств. Но главная мысль Лейбница - мысль ступенчатого валика оказалась очень плодотворной. Вплоть до конца XIX века система валика улучшалась и развивалась разными изобретателями механических машин. 
 

2. Ситуация становления компьютера 

2.1 Поколения компьютеров 
 

Рассматривая ситуацию социального становления, марксисты говорят, собственно что ’’ ситуация есть ни собственно что другое, как поочередная смена отдельных поколений  ’’. Это верно и для ситуации компов. 

Поколения компов - нестрогая классификация вычислительных систем по степени становления аппаратных и в последнее время - программных  средств ’’. 

Выделяют 5 поколений компов. Любое поколение характеризуется элементной основанием - обликом составляющих, из коих построена оперативная память и микропроцессор, и развитием программного обеспечивания. 

Компы первого поколения 

Элементной основанием компов первого поколения были вакуумные электрические лампы, которые сейчас ещё возможно увидать в давних телеках и радиоприемниках. Тыс.ламп были в железных шкафах, которые занимали большое количество пространства. Весила эта автомат 10-ки тонн. Для ее работы требовалась электрическая станция. Для замараживания машины воспользовались массивные вентиляторы. Программирование делали в кодах машины, доступ к которой 

имели лишь только специалисты-профессионалы. 
       Быстродействие составляло некоторое количество тыс. операций за секунду. Эти машины имели маленькую оперативную память. 

---