Файл: История развития средств вычислительной техники.pdf

В современном мире трудно представить нашу жизнь без вычислительной техники. Она окружает нас своей заботой, ненавязчиво став основой всех областей жизни. Вычислительная техника помогает людям в различных сферах деятельности, будь то промышленность, финансы, наука, медицина, отдых, развлечения и многие другие. И вообще трудно представить какую-либо работу, где не могла бы она пригодиться она. И в домашнем обиходе нас окружают все более и более умные машины. Процессоры и управляющие элементы теперь встречаются не только в компьютере и ноутбуке, но и почти во всей бытовой технике, все глубже проникая в нашу жизнь.

Все большей популярностью пользуются умные дома, где все управление и организация комфортной жизни строится с помощью миниатюрных датчиков, подключенных к компьютеру и молниеносно реагирующих на желания жильцов и автоматически подстраивая окружающею обстановку для обеспечения максимального комфорта и безопасности.

Дети с самого раннего возраста приобщаются к работе с вычислительной техникой, вначале играя небольшими планшетами или телефонами, затем с ноутбуками и персональными компьютерами. Уже в самом детстве дети, едва научившись говорить уже вовсю пользуются компьютерами, разглядывают на них картинки, смотрят мультфильмы или играют в простые игры.

Но так было далеко не всегда. Всего пару десятилетий лет назад, тяжело было представить себе, что такое смартфон или планшет с сенсорным монитором. А несколько десятилетий назад люди и не думали о появлении дома персонального компьютера. А в начале сороковых годах о компьютерной технике начинали задумываться только самые выдающиеся инженеры и разработчики нашего мира.

Но как же люди жили до появления компьютера? Как же прогресс дошел до его появления и как он стал незаменимой частью нашей повседневной жизни? Давайте поподробнее исследуем эти вопросы, начиная с зарождения понятия о счете и заканчивая появлением самых современных персональных компьютеров и мобильных вычислительных устройств.

Вся история вычислительной техники условно делится не несколько основных этапов развития - ручной, механический, электромеханический и электронно-вычислительный. В этих периодах протекает весь процесс развития вычислительной техники, начиная от примитивного счета на пальцах первобытными людьми до современного периода в котором создаются сверхмощные вычислительные машины, способных обрабатывать огромные массивы данных с высокой скоростью, а также компактных домашние компьютеры и сверхкомпактные компьютеры, призванные решать потребности повседневных задач человека.

1. Этапы развития вычислительной техники

1.1. Ручной этап развития вычислительной техники

1.1.1. Счет на пальцах

Счет на пальцах, несомненно, самый древний и наиболее простой способ вычисления. Сама природа предоставила человеку этот универсальный счетный инструмент. У многих народов мира пальцы (или их суставы) остаются инструментом счета и на более высоких ступенях развития, они использовались при любых торговых операциях, а также выполняли роль первого счетного устройства. Для большинства бытовых потребностей счета при помощи пальцев вполне хватало.

К счету по пальцам рук восходят многие системы счисления, например, пятеричная (одна рука), десятеричная (две руки), двадцатеричная (пальцы рук и ног), сорокаричная (суммарное число пальцев рук и ног у покупателя и продавца). У многих народов пальцы рук долгое время оставались инструментом счета и на наиболее высоких ступенях развития.

Однако в разных странах и в разные времена считали по-разному.

Древние египтяне были очень религиозными и считали, что в загробном мире душу умершего подвергают проверке 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. После этого брали столько десятков, сколько вытянуто пальцев на обеих руках, и приписывали к этому числу произведение загнутых пальцев на первой и второй руке. В дальнейшем пальцевой счет был усовершенствован, и с помощью пальцев научились показывать числа до 10 000.

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.

То обстоятельство, что в Англии первые десять чисел в Средние века называли общим именем - «пальцы», подтверждает распространенность счета на пальцах и у англичан. Видимо, неслучайно и то, что 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 славян, поскольку имел качественное происхождение - пара рук, ног, глаз и прочее. Недаром на Руси говорили: «два сапога - пара», «двугривенный» и так далее.

Счет тройками появился на Руси в результате ее контактов с Византией, Золотой Ордой и Древним Китаем (происходя от личных местоимений «я», «ты», «он»). Этот счет у нас не прижился, за исключением, пожалуй, традиции запрягать лошадей в тройку, да православного обычая креститься тремя перстами.

Счет четверками произошел от древнего - двоичного счета. 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 был эквивалентом нуля.

Пальцевой счет шестерками на Руси практически не использовался. С этой системой счисления Древняя Русь познакомилась в XI-XIII веках в северном Причерноморье через так называемый византийский счет, в котором число «шесть» являлось ключевым.

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». В русской народной метрологии - это вообще троекратное деление пополам какой-либо учетной нераздельной меры (например, куска пахотной земли, сажени или ведра вина) на части, соответствующие 1/2, 1/4 и 1/8 долям.

Счет девятками являлся, одним из самым распространенных русским народным способом умножения на пальцах с помощью так называемых девятериц - своеобразной таблицы умножения, обозначающей девятилетние сроки человеческой жизни. В древности, наши предки какое-то время считали девятками (впрочем, похоже, что они все-таки считали восьмерками, а с девяти начинался уже новый отрезок счета).

Счет десятками возник около 3-2,5 тысячи лет до нашей эры в Древнем Египте. Однако в Древней Руси он появился лишь в XI-XIII веках через активную торговлю с Востоком. От Орды Русь переняла десятичную систему счисления для весовых измерений и денежного счета. Однако окончательно эта система счисления прижилась в России вместе с реформами Петра I.

Счет дюжинами был широко распространен в Древней Руси (особенно в Новгородской республике XII-XV веков) и ведет свое начало от счета по фалангам пальцев рук. При этом большой палец играл роль счетчика, при помощи которого пересчитывались фаланги других пальцев. Двенадцать получается, если начать счет с нижней фаланги указательного пальца и закончить верхней фалангой мизинца. Причем у разных европейских народов в торговле укоренился счет дюжиной дюжин («гроссом»), пятеркой дюжин, то есть «шестидесятками», и даже дюжиной гросса, то есть «массой».

Счет сороками (или «сороковицами») имел преимущественное распространение в Древней Руси. Число 40 (четыре десятка) долгое время называли «четыредцать» или «четыредесят».

Счет шестидесятками также был связан со счетом на пальцах. Впервые он появился еще у Шумеров в III тысячелетии до нашей эры в Месопотамии (Междуречье) и затем был перенят вавилонянами, отчего и вошел в историю как Вавилонская система счисления. Такой способ счета присутствовал и в древнерусских мерах длины (об этом, например, свидетельствует деление новгородского мерного «локтя» на 60 зарубок).

1.1.2. Фиксация счёта. Счет с помощью бирок

Все большее вхождение счета в жизнь наших предков требовало найти способы для облегчения способов подсчета, записи и сохранения результатов. Фиксация результатов счета производилась различными способами: нанесение насечек (зарубок) на бирки, палки, кости животных, счетные палочки, узелки, отложенные по различным кучкам ракушки или камушки и другие подручные предметы.

Найденная при раскопках древнего поселения «Дольни Вестоници» на юго-востоке Чехии «вестоницкая кость» с зарубками подтверждает, что уже в тридцатом тысячелетии до нашей эры, люди имели зачатки счета и пользовались бирками. Вестоницкая кость представляла собой лучевую кость молодого волка длинной около семнадцати сантиметров с 55 глубокими зарубками. Первые двадцать пять зарубок были размещены группами по пять. За ними шла одна зарубка двойной длины, символизирующая окончание этого ряда. Затем, с новой зарубки двойной длины начинался новый ряд зарубок.

Еще одним примером 35000 летней давности, служат зарубки на костях, найденные в пещере королевства Свазиленд - небольшого государство на Юге Африке. На костях нанесены от 29 нарезок, используемых для отсчета времени и сохранения чисел.

Знаменитая кость из Ишанго (Конго) датируемая примерно 20 тысяч лет до нашей эры, доказывает, что уже в то время человек выполнял достаточно сложные математические операции. Насечки на кости использовались для сложения и наносились группами, символизируя сложения чисел. На костях отложено три ряда насечек. После дополнительных исследований артефакта появилось мнение об использовании его как лунного календаря.

Несмотря на то, что способ счета с помощью насечек на костях и палочках начали использовать за много тысячелетий до новый эры, он пользовался популярностью очень долго, и впоследствии получил название - «Бирки».

Еще в первой половине XX века бирками пользовались многие народы. Бирки использовались не только для фиксации результатов вычислений, но и как расписки при долговых обязательствах. На долговую бирку насечками наносилась величина долга. Потом бирка разламывалась пополам, но так, чтобы раскол проходил по всем зарубкам. Одна часть бирки отдавалась должнику, а вторая хранилась у заемщика. И когда наставало время расчета, обе части бирки складывались. И если все зарубки совпадали, то величина долга справедлива и нет никакого обмана. Бирки применялись и в других самых разнообразных случаях. Так, например, в Эстонии в 1763 году государственные склады давали в долг сельскохозяйственную продукцию, а фиксировали долги расписками и бирками. А в Сибири в 1805 году было широко распространены, так называемые, хлебные бирки, по которым в долг выдавался хлеб.

Особый тип бирок были счетные бирки. На них наносились специальные знаки для счета, и это были одни из первых примитивных приборов для счета. Самые простые счетные бирки имели по 10 или 12 зарубок. Подобные бирки были обнаружены в Новгороде, Тюменской области, Эстонии и многих других местах. Так же встречаются и более сложные бирки для счета, на некоторых зарубки наносились группами по две, три, четыре, пять, восемь или десять штук. Это облегчало счет парами, тройками и так далее. Часто на бирках делали сложные зарубки со знаками различной формы и глубины, например, зарубка виде Х - означала цифру 10, а такая же зарубка, нанесенная более глубокими зарубками, означала цифру 1000. Так же зарубки, нанесенные на одной стороне бирки, обозначали числа в 100 раз большие, чем зарубки на другой стороне.

Бирку можно отнести к приборам для счета, но выполнять арифметические операции на бирках было неудобно и поэтому их основное назначение было сохранение числовых значений.

1.1.3. Счет на камнях и узлах

Первобытный человек, для удобства процесса счета, начал использовать вместо пальцев небольшие камни. Складывая из камней пирамиду, он определял, сколько в ней камней. А если число было большое, то подсчитать количество камней на глаз было трудно и люди стали складывать из камней более мелкие пирамиды одинаковой величины. А из-за того, что на руках десять пальцев, то пирамиду чаще всего составляли именно из десяти камней.

Узловой счет развился из первобытного счета по камням. Первоначальная формой был шнурок или веревка с завязанными на ней узлами, для обозначения единиц. Узловой счет был основой узелковая письменность. Определенное число узелков, завязанных на веревке, передавало то или иное сообщение. Знаки этой «письменности» не записывались, а передавались с помощью узелков, завязанных на нитях, которые заматывались в клубки-книги. Узелковое письмо было распространено у многих народов мира: в государстве Инков, Майя, Китае, Австралия, Тибет, Калифорния, Западная и Центральная Африкаи и во многих других. Более того, система узелков выполняла также роль своего рода хроник и летописей, имея достаточно сложную структуру. Однако использование ее требовало хорошей тренировки памяти.