Файл: История развития средств вычислительной техники (Предпосылки к развитию).pdf

Мы живём в удивительное время – время высоких технологий. Развито большое количество отраслей науки, техники, робототехники и компьютерных технологий. Раньше никто и не знал, каких высот достигнет в будущем человечество. Современный человек уже не может обходиться без транспорта, телефонов, компьютеров, телевидения, интернета и радио. Мы не представляем свою жизнь без гаджетов, так как они являются неотъемлемой частью нашей жизни, но мы не задумываемся, как начиналось развитие данных технологий.

В данной курсовой мы рассмотрим, как развивались средства вычислительной техники и как они стали неотъемлемой частью нашей жизни, а также предположим, как они будут развиваться в будущем.

Актуальность:

В наше время данная тема очень актуальна, так как сейчас редко кто задумывается и мало кто знает, как развивались средства вычислительной техники, какие этапы они прошли, какое имеют значение в нашей жизни. Это связано с тем, что в интернете очень много разной информации и трудно найти достоверную.

В данной курсовой, я хочу предоставить вам самую важную и достоверную информацию об истории развития средств вычислительной техники.

Цель моей курсовой работы:

Показать, этапы развития средств вычислительной техники.

Задачи я определил следующие:

1. Определить важные этапы развития.

2. Рассмотреть этапы развития более подробно.

3. Рассмотреть отдельные средства вычислительной техники.

Объектом изучения данной курсовой являются этапы развития средств вычислительной техники.

Предметом является изучение этапов развития средств вычислительной техники, их изменения и характеристики на разных этапах развития, и подробное их рассмотрение.

Историографию данной темы очень трудно отследить, так как данную тему поднимали многие на разных этапах развития и доподлинно неизвестно, кто поднял эту тему первым. Сейчас есть множество информации по этой теме в интернете. В курсовой работе я не буду использовать интернет ресурсы, а буду пологаться на учебники и учебные пособия. В основном, я буду использовать труды И.А. Казаковой, так как в этом учебном пособии более подробная информация о каждом этапе, а также оно утверждено «Министерство Образования и Науки РФ», значит в этом учебном пособии самая достоверная и актуальная информация. Также буду использовать словарь С.А. Кузнецова и другие учебные пособия, и учебники по данной теме.

Структуру работы я разделил на три главы:

В первой главе содержится информация о ручном этапе вычислительной техники, с чего всё начиналось, и как она развивалась.

Во второй главе сделан упор на три основных этапа - механический, электромеханический и электронный. Здесь также указано с чего всё начиналось, и как развивались эти этапы.

В третьей главе мы посмотрим, какая вычислительная техника используется в наше время, а также сделаем предположения, как она будет развиваться и использоваться в будущем.

Давайте приступим к изучению всех этапов развития средств вычислительной техники и выполним поставленные перед нами задачи.

1. С чего всё начиналось или ручной этап развития вычислительной техники

1.1. Предпосылки к развитию

Современный человек постоянно сталкивается с числами и цифрами: мы запоминаем номера телефонов, подсчитываем стоимость покупок, ведём семейный бюджет в рублях, пересчитываем рубли в доллары и евро и наоборот и т. п. Числа, цифры — они с нами повсюду.

Первоначальные представления о числе, человек имел ещё в самом древнем периоде каменного века — палеолите.^[1]

Первый прибор, которым воспользовался человек для облегчения счета, были пальцы на его руках. Со счетом на пальцах связано появление десятичной системы счисления. Затем стали использоваться деревянные палочки (бирки), кости, камни, узелки, четки — своеобразные бусы.

Археологами в раскопках была обнаружена, так называемая, "вестоницкая кость" с зарубками, которая позволяет предположить, что уже за 30 тысяч лет до н.э. наши предки были знакомы с зачатками счета.^[2]

Математические знания, безусловно, существовали во многих древних землевладельческих государствах, однако восстановить уровень знаний, который в них существовал, можно лишь по сохранившимся документам, найденным при археологических раскопках. Далеко не всегда документы сохранялись, и поэтому подробные данные мы имеем лишь о математике Древнего Египта и Древнего Вавилона. ^[3]

1.2. Вычислительная техника ручного этапа развития

1.2.1. Пальцевый счёт

Древнейшим счётным инструментом, который сама природа предоставила в распоряжение человека, была его собственная рука - великолепный естественный компьютер. Она обладает немаловажными достоинствами, которыми современные инженеры стремятся наделить разрабатываемые счетные устройства.

Достоинства счета на пальцах:

1)простота и надежность;

2)компактность;

3)удобство «хранения и транспортировки»;

4)работает в привычной системе счисления - десятичной.

Имена числительные во многих языках указывают, что у первобытного человека орудием счёта были преимущественно пальцы. Не случайно в древнерусской нумерации единицы называются «перстами», десятки - «составами», а все остальные числа - «сочинениями». Кисть же руки - пясть - синоним и фактическая основа числительного «пять» у многих народов.^[4]

Пальцевый счёт был широко распространен как в Древней Греции и Риме, так и в средневековье. В поэме Гомера «Одиссея» часто встречается слово «пятерить» в значении «считать». На главной площади Рима Форуме была воздвигнута гигантская фигура двуликого бога Януса. Пальцами правой руки он изображал число 300, пальцами левой - 55. Вместе это составляло 355 - количество дней в году по римскому календарю.^[5]

Для больших чисел пальцев не хватало, и люди стали придумывать различные вычислительные приборы^[6].

1.2.2. Фиксация счёта Абак и Счёты

Следующий шаг в развитии вычислительных устройств был связан со становлением государств Средиземноморья. Усиление торговых отношений между ними привело к созданию Абака, инструмента, известного практически у всех народов.

Происхождение термина «абак» не установлено. Большинство историков считают, что слово это греческое и означает буквально «пыль». Первоначально на специальной доске в определенном порядке раскладывали однородные предметы (камешки, ракушки, орехи, бобы и т.п.) и пересчитывали их. Для того чтобы они не скатывались, доска покрывалась слоем песка или пыли. Поэтому абак означает дощечку, покрытую слоем пыли. В своей примитивной форме абак действительно представлял собой такую дощечку.^[7]

Дословное значение слова приводится в словаре Кузнецова:

АБАК - а; м. [от греч. abax — доска]. В Древней Греции и Риме, затем в Западной Европе до 18 в.: приспособление для арифметических вычислений в виде доски с поперечными полосами, по которым передвигались камешки или кости.^[8]

После изобретения абака в мире настала новая полоса спокойствия - почти на пять тысячелетий. За это время появились тысячи разновидностей абаков - от стационарных до портативных, которые можно было носить в кармане камзола. Своим особым путем, пошла Россия, создавшая собственную, несовместимую с остальными, модель деревянного абака, названную счетами.^[9]

Русский счеты появились на рубеже XVI-XVII вв.

Русские счёты — тот же абак, но с одним существенным отличием: в них применена десятичная система счисления.

Многие обороты нашей речи свидетельствуют о том, что счёты на Руси употребляются с очень давних пор, а название «счёты», с трудом и только приблизительно можно перевести на языки народов Западной Европы. В наиболее полных словарях можно встретить, как соответствующие русскому слову «счёты», лишь слово «абак» или выражения «счётная таблица», «счётная доска».^[10] В Китае и Японии тоже пользуются счетами, но они отличаются от наших.^[11]

Долгое время считалось, что русские счеты ведут свое происхождение от китайского суаньпаня. Лишь в начале 60-х гг. XX столетия ленинградский ученый И. Г. Спасский убедительно доказал русское происхождение этого счетного прибора.

Доказательством служат следующие аргументы:

у него горизонтальное расположение спиц с косточками;
для представления чисел использована десятичная (а не пятеричная) система счисления.

Десятичный строй счетов - довольно веское основание для того, чтобы признать временем возникновения этого прибора XVI в., когда десятичный принцип счисления был впервые применен в денежном деле России.

Один из ранних образцов «счет» именовался «дощаным счетом» и представлял собой два соединенных ящика, одинаково разделенных по высоте перегородками. В каждом ящике два счетных поля с натянутыми веревками или проволочками. На верхних 10 веревках - по 9 косточек (четок), на 11-й - их четыре, на остальных веревках - по одной. ^[12]

1.2.3. Счётные палочки Непера

После изобретения абака многие изобретатели и естествоиспытатели пытались придумать приспособления, способные облегчить процесс вычислений. Абак удобно использовать для выполнения операций сложения и вычитания. Умножение и деление выполнять с помощью абака гораздо сложнее.

Революцию в области механизации умножения и деления совершил шотландский математик лорд Джон Непер (John Naiper, 1550-1617). В 1617г. Джон Непер предложил инструмент, получивший название «счетные палочки Непера».^[13]

Они представляли собой пластинки прямоугольной формы из кости или дерева. На них записывались произведения каждого числа от 1 до 9 на 1, 2,..., 8 и 9, причем единицы стояли под десятками и были сдвинуты вправо.^[14]

В основу вычислений был положен метод умножения решеткой. Рассмотрим умножение на примере: 456*97. Нарисуем прямоугольник, разбитый на шесть клеток. В клетках записаны результаты умножения, десятки и единицы разделены диагональной линией, так 4*9= 3/6; 5*9= 4/5.

Число 456 записано вверху, число 97 справа, в столбец. Результат получаем сложением диагональных элементов таблицы, начиная с младшего разряда. Результат читаем слева направо: 44232.

Также Непером были разработаны также палочки для деления и извлечения квадратного корня^[15].

И именно Джон Непер, великий шотландский математик, изобрел логарифмы. Благодаря логарифмированию можно сложные вычисления сводить к выполнению простых арифметических операций — сложению и вычитанию. Как видно, Неперовы палочки позволяли при умножении использовать просто сложение. Этот принцип положен в основу счетных (логарифмических) линеек, которые применяли для ручных расчетов инженеры и техники большую часть XX в. до появления электронных калькуляторов. Кстати, в компьютерах все вычисления обычно сводятся именно к сложению.^[16]

1.2.4. Логарифмическая шкала и логарифмическая линейка

Наиболее удачной была идея профессора астрономии Грэшемского колледжа Эдмунда Гюнтера. Он построил логарифмическую шкалу, которая использовалась вместе с двумя циркулями-измерителями. Эта шкала («шкала Гюнтера») представляла собой прямолинейный отрезок, на котором откладывались логарифмы чисел или тригонометрических величин (несколько таких шкал наносились на деревянную или медную пластинку параллельно.) Циркули-измерители нужны были для сложения или вычитания отрезков вдоль линий шкалы, что в соответствии со свойствами логарифмов позволяло находить произведение или частное.