Файл: Ручной этап развития средств вычислительной техники.pdf

Двадцать первый наступил точно по расписанию. Под грохот фейерверков, под речи вождей и в предвкушении перемен, мы в одночасье превратились в граждан третьего тысячелетия. И вот ушло в архивы модное словечко «Миллениум», изрядно поднадоевшее за последние годы. И вот уже настала пора обживаться в новом веке и в новой тысячелетке…

Впрочем, все эти игры человеческого ума имеют мало отношения к реальной жизни. Ничего сверхъестественного в ночь с 31 декабря 2000-го на 1 января 2001 года не произошло, да и не могло произойти – просто нами был прожит еще один день.

Что же до нового века – не в хронологическом, а в историческом значении этого слова – то можно уверенно сказать, что начался он гораздо раньше. В тот момент, когда на арене человеческой истории появились компьютеры. Когда же наступил он, новый век? В конце 40-х годов, когда, собственно, и появились первые образчики «вычислительных машин»? Или в семидесятых, когда благодаря изобретению микропроцессора компьютеры стали компактными и доступными? Или в восьмидесятых, когда мир впервые встретился с персональным компьютером? Или же в девяностых, с рождением Интернета?

В наше нынешнее время уже трудно представить себе, что когда-то без компьютеров можно было обойтись. До начала 70-х годов электронные вычислительные машины были доступны весьма ограниченному кругу специалистов, а их применение, как правило, оставалось малоизвестным широкой публике и, чаще всего, окутанным завесой какой-то секретности. Но в 1971 году произошло событие, которое в корне изменило ситуацию и с фантастической скоростью превратило компьютер в повседневный рабочий инструмент десятков миллионов людей. В том, вне всякого сомнения, знаменательном году еще почти никому не известная фирма Intel из небольшого американского городка с красивым названием Санта-Клара (шт. Калифорния), выпустила первый микропроцессор. Именно ему человечество обязано появлением нового класса вычислительных систем - персональных компьютеров, которыми теперь пользуются, по существу, все, от учащихся начальных классов и бухгалтеров до ученых и инженеров.

В XXI веке уже невозможно представить себе жизнь без персонального компьютера, планшета, различных гаджетов, которые прочно вошли в нашу повседневную жизнь, став главными помощниками человека. На сегодняшний день в мире существует множество компьютеров различных фирм, различных групп сложности, назначения и поколений.

Первые шаги автоматизации умственного труда относятся именно к вычислительной активности человека, который уже на самых ранних этапах своей цивилизации начал использовать средства инструментального счета. Поэтому знание истории развития вычислительной техники, является неотъемлемым компонентом профессиональной компетентности будущего специалиста в области информационных технологий. При этом, следует иметь в виду, что хорошо зарекомендовавшие себя средства развития вычислительной техники используются человеком и в настоящее время для автоматизации различного рода вычислений.

Автоматизированные системы в нынешнее время являются неотъемлемой частью любого бизнеса и производства, практически все управленческие и технологические процессы в той или иной степени используют средства вычислительной техники. Всего лишь один компьютер может заметно повысить эффективность управления предприятием, при этом не создавая дополнительных проблем. Сегодня персональные компьютеры устанавливают на каждом рабочем месте и уже, как правило, никто не сомневается в их необходимости. Значительные объемы средств вычислительной техники и их особая роль в функционировании любого предприятия ставят перед руководством целый ряд новых задач.

Фактически слово «компьютер» означает «вычислитель», т.е. устройство для вычислений, а потребность в автоматизации обработки данных, в том числе вычислений, возникла очень давно, более полутора тысяч лет тому назад, когда для счета люди использовали счетные палочки, камешки и т.д.

В данной курсовой работе будет рассмотрена история развития средств вычислительной техники, которая поможет понять и углубиться в сущность и значение электронно-вычислительных машин (ЭВМ).

Этапы развития средств вычислительной техники

Вычислительная техника является важнейшим компонентом процесса вычислений и обработки данных. Первыми приспособлениями для вычислений были, вероятно, всем известные счётные палочки, которые и сегодня используются в начальных классах многих школ для обучения счёту. Развиваясь, эти приспособления становились более сложными, например, такими как финикийские глиняные фигурки, которые также предназначались для наглядного представления количества считаемых предметов. Скорее всего, такими приспособлениями пользовались торговцы и счетоводы того времени.

Постепенно из простейших приспособлений для счёта рождались всё более и более сложные устройства: абак (счёты), логарифмическая линейка, арифмометр, компьютер. Несмотря на простоту ранних вычислительных устройств, опытный счетовод может получить результат при помощи простых счётов даже быстрее, чем нерасторопный владелец современного калькулятора.

Существует несколько этапов развития средств вычислительной техники, которыми люди пользуются и в настоящее время.

Ручной этап развития средств вычислительной техники.

1. Пальцевый счёт.

Тысячи и тысячи лет тому назад человечество научилось пользоваться простейшими счётными приспособлениями, когда наиболее востребованной оказалась необходимость определять количество предметов, используемых в меновой торговле. Ручной период автоматизации вычислений начался на заре человеческой цивилизации (период от 50 тысячелетия до н.э. и до XVII века), основывался на использовании различных частей тела, в первую очередь, пальцев рук и ног.

Древние египтяне полагали, что в загробном миру душу умершего подвергают экзамену по счету на пальцах. Они научились даже умножать на пальцах однозначные числа от 6 до 9. Для этого на одной руке вытягивали столько пальцев, на сколько первый множитель превосходит число 5, а на второй делали то же самое для второго множителя. Остальные пальцы загибали. Потом бралось число вытянутых пальцев и умножалось на 10, далее перемножались числа, показывавшие, сколько загнуто пальцев на руках. К числу вытянутых пальцев, умноженному на 10, добавлялось полученное произведение. В дальнейшем пальцевой счет был усовершенствован, и с помощью пальцев научились показывать числа до 10 000. А китайские купцы торговались, взяв друг друга за руки и указывая цену нажатием на определенные суставы пальцев.

Североевропейский пальцевой счет позволял показывать пальцами одной руки, складываемыми в различные комбинации, все числа от 1 до 100. Причем большим и указательным пальцами изображались десятки, остальными тремя - единицы. Например, число 30 получалось, когда большой и указательный пальцы левой руки были соединены в кольцо. Для того чтобы изобразить число 60, большой палец нужно согнуть и как бы склонить его перед указательным, нависающим над ним. Чтобы показать число 100, нужно было прижать выпрямленный большой палец снизу к указательному и отвести остальные три пальца в сторону.

В древнерусской нумерации единицы назывались "перстами", десятки - "суставами", а все остальные числа - "сочислениями". Счет парами вплоть до середины XVIII века всегда занимал важное место в жизни россиян, поскольку имел качественное происхождение - пара рук, ног, глаз и пр. Недаром говорили: "два сапога - пара", "двугривенный" и т.д. Четверичная система счета основана на "перстах" руки, не считая большого пальца. Большой - вовсе не "перст", он "палесъ"! - в этой системе счисления означал конец счета, то есть являлся эквивалентом нуля. Счет восьмерками также основан на пальцевом счете и, по сути, является сочетанием двоичной и четверичной систем. Элементы восьмеричной системы существовали на Руси еще в начале XX столетия. Это и восьмиконечный крест, который использовали староверы, и восьмиголосное церковное пение, и название русской питейной меры - "осьмушки", получаемой в результате последовательного троекратного деления пополам. В русской народной метрологии - это вообще деление какой-либо учетной нераздельной меры (например, куска пахотной земли, сажени или ведра вина) на части, соответствующие 1/2,1/4 и 1/8 долям. Пальцевой счет девятками является, пожалуй, самым распространенным русским народным способом умножения на пальцах с помощью так называемых девятериц - своеобразной таблицы умножения, обозначающей девятилетние сроки человеческой жизни. Наши предки в древности какое-то время считали девятками (впрочем, похоже, что они все-таки считали восьмерками, а с девяти начинался уже новый отрезок счета). С тех пор прошло не менее семи - девяти столетий, но мы до сих пор трепещем перед грозным "девятым валом" или устраиваем поминки по усопшему на девятый день после кончины.

В Древней Руси (особенно в Новгородской республике XII-XV веков) был широко распространен счет, основанный на счислении числа фаланг на руке "счетовода". Счет начинался с верхней фаланги "перстка" (мизинца) левой руки, а заканчивался нижней фалангой ("низ перста") указательного пальца. Большой, или "палесъ великий", левой руки при этом последовательно осуществлял "подсчет" суставов на растопыренной пятерне. Досчитав до двенадцати, "счетовод" обращался к своей правой руке и загибал на ней один палец. Так продолжалось до тех пор, пока все пальцы правой руки не оказывались сжатыми в кулак (поскольку число фаланг на четырех пальцах было равно 12, получалось 12 пятерок, то есть 60). Кулак в данном случае символизировал пятерку дюжин, то есть "шестьдесят". Счет сороками (или "сороковицами") имел преимущественное распространение в Древней Руси. Число 40 (четыре десятка) долгое время называли "четыредцать" или "четыредесят". Число 40 на Руси когда-то играло особую роль при пальцевом счете, об этом говорят некоторые поверья. Так, сорок первый медведь считался роковым для российского охотника, убить паука - означало избавиться от сорока грехов и т.д. Все то количество, которое превышало некое множество (например, "сорок"), превосходящее всякое воображение ("сорок сороков") и не умещавшееся в голове российского землепашца из-за своей ничем не ограниченной величины, называлось одним словом - "тьма".

1. Фиксация счёта. Абак. Счёты.

Фиксация результатов счета производилась различными способами: нанесение насечек, счетные палочки, узелки и др., например, у народов доколумбовой Америки был весьма развит узелковый счет. Более того, система узелков выполняла также роль своего рода хроник и летописей, имея достаточно сложную структуру. Однако использование ее требовало хорошей тренировки памяти.

Принцип эквивалентности широко использовался и в другом простейшем счётном устройстве – абаке, или счётах. Который впервые появился, вероятно, в Древнем Вавилоне около 3 тыс. до н. э. Доска абака была разделена на полоски. Каждая полоска назначалась для откладывания тех или иных разрядов чисел: в первую полоску ставили столько камешков или бобов, сколько в числе единиц, во вторую полоску - сколько в нем десятков, в третью - сколько сотен, и так далее.

Так как у римлян камешек называли калькулюс (сравните с русским словом "галька"), то счет на абаке получил название калькуляция. И сейчас подсчет расходов называют калькуляцией, а человека, выполняющего этот подсчет - калькулятором. Но после того как два десятка лет тому назад были сделаны маленькие приборы, выполняющие за считанные секунды сложные расчеты, название "калькулятор" перешло к ним. Один и тот же камешек на абаке мог означать и единицы, и десятки, и сотни, и тысячи - все дело лишь в том, на какой полоске он лежал. Чаще всего абаком пользовались для денежных расчетов. В Древней Греции бытовала шутка: "Придворный похож на камешек для абака: захочет счетчик, цена ему будет целый талант, а захочет - только хальк".

Наши счеты, которые весьма успешно использовались относительно недавно, так сказать в советское время, также представляют собой абак, состоящий из рамки с укрепленными горизонтальными веревочками, на которые были нанизаны просверленные сливовые или вишневые косточки (по 10 штук). А у китайцев на каждой проволоке не по десять шариков, а по семь. Последние два шарика отделены от первых, и каждый из них обозначает пять. Когда при расчетах набирается пять шариков, вместо них откладывают один шарик второго отделения счетов. Такое устройство китайских счетов суан-пан уменьшает необходимое число шариков. У японцев это же устройство для счета носило название серобян. Серобян - японский абак, происходит от китайского суан-пана, который был завезен в Японию в XV - XVI веках. Серобян проще своего предшественника, у него на "небе" на один шарик меньше, чем у суан-пана.

Многовековой путь совершенствования абака привел к созданию счетного прибора законченной классической формы, используемого вплоть до эпохи расцвета клавишных настольных ЭВМ. Счёты представляют собой раму с нанизанными на спицы костяшками. В недавнем прошлом в СССР, как было отмечено уже чуть выше, их использовали повсеместно. Да еще и сегодня кое-где их можно встретить, помогающими в расчетных операциях. И только появление карманных электронных калькуляторов создало реальную угрозу для дальнейшего использования русских, китайских и японских счетов - трех основных классических форм абака, сохранившихся до наших дней.

1. Логарифмическая линейка.

Хорошо приспособленный к выполнению операций сложения и вычитания, абак оказался недостаточно эффективным прибором для выполнения операций умножения и деления. Поэтому открытие логарифмов и логарифмических таблиц Джоном Непером в начале XVII века явилось следующим крупным шагом в развитии вычислительных систем ручного этапа. Впоследствии появляется целый ряд модификаций логарифмических таблиц. Однако, в практической работе использование логарифмических таблиц имеет ряд неудобств, поэтому Джон Непер в качестве альтернативного метода предложил специальные счетные палочки (названные впоследствии палочками Непера), позволявшие производить операции умножения и деления непосредственно над исходными числами. В основу данного метода Непер положил способ умножения решеткой.

Наряду с палочками Непер предложил счетную доску для выполнения операций умножения, деления, возведения в квадрат и извлечения квадратного корня в двоичной системе, предвосхитив тем самым преимущества такой системы счисления для автоматизации вычислений.