Этапы развития технических средств и информационных ресурсов

Раздел 1. ИНФОРМАЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА

Тема 1.1. Основные этапы развития информационного общества

Одной из важных сторон практической деятельности человека всегда были вычисления. Они могут быть выполнены устно, письменно, в инструментальной форме и прошли долгий путь развития: от счёта на пальцах до современных компьютеров.

Древние приспособления для счёта

Много тысяч лет назад древние люди производили счёт с помощью зарубок на деревянных поверхностях и верёвочных узелков.
Самые ранние упоминания о вычислительных устройствах встречаются в древнегреческих рукописях. Первое вычислительное устройство - древнегреческий абак или «саламинская доска» представлял собой посыпанную морским песком дощечку с камешками. В Древнем Риме абак назывался calculi или abaculi и изготавливался из бронзы, камня, слоновой кости и цветного стекла. Слово calculus означает «галька», «голыш».
Позднее появились счёты. Китайские счеты суан-пан состояли из деревянной рамки, разделённой на верхние и нижние секции.
На Руси с XV века получил распространение "дощаный счет". "Дощаный счет" представлял собой рамку с укрепленными горизонтальными веревочками, на которые были нанизаны просверленные сливовые или вишневые косточки.

Механические вычислительные устройства

Первые, дошедшие до нас чертежи суммирующей машины, принадлежат немецкому учёному Вильгельму Шикарду. Её называли «часы для счёта».
Чуть позже, в 1642 году, Блез Паскаль, ему было в то время 19 лет, предложил конструкцию арифмометра, который умел только складывать и вычитать числа. Поводом для изобретения арифмометра было участие Паскаля в утомительных финансовых расчётах, которые по поручению правительства выполнял его отец.
В арифмометре Паскаля число кодировалось положением колёсика с 10 зубцами. Колёсико единиц было связано с колёсиком десятков, колёсико десятков с колёсиком сотен и т.д. Это устройство обрабатывало шестизначные числа.
Через 52 года немецкий учёный Вильгельм фон Лейбниц продемонстрировал механический умножитель, имитирующий механический школьный алгоритм «умножение в столбик». Эта механическая машина уже могла выполнять и деление. Изготавливалась она из девяти цилиндров с зубчиками.

Счётная машина на паровом двигателе

В 1833 году английский математик Чарльз Бэббидж, декан кафедры математики Кембриджского университета, той кафедры, которую когда-то возглавлял Ньютон, разработал проект вычислительной машины, в основе которого лежал принцип программного управления. Он назвал её «Аналитической машиной». Она должна была приводиться в действие силой пара.
В то время французские учёные применили любопытный метод вычислений, давший неплохие результаты. Большая задача разбивалась на небольшие части, состоящие лишь из простых операций, и поручалась большому количеству людей, ничего не знающих в математике, кроме арифметических операций.
Бэббидж решил для таких операций приспособить машины. В 1822 году он опубликовал статью с описанием машины для вычисления и печати таблиц математических функций и в том же году построил рабочую модель, заслужившую восторженный приём Лондонского Королевского Общества.
В проекте Бэббиджа были предусмотрены все основные элементы, присущие современным компьютерам:
- склад для хранения чисел (память);
-фабрика для их обработки (арифметическое устройство);
-контора для управления обработкой (процессор).
Это был гениальный проект, но практическая реализация идеи была невозможной, т.к. она опережала технические возможности своего века.

Электромеханические вычислительные машины

Начало компьютерной революции дают первые ЭВМ, созданные в 30-е годы независимо друг от друга американским физиком Дж. Атанасовым и немецким инженером К. Цузе. Существует предположение, что чисто хронологическое первенство принадлежит Атанасову. ЭВМ К. Цузе работала уже в конце 30-х годов и продолжала работать до 1953 года. Машина Дж. Атанасова служила для решения физических задач. ЭВМ К. Цузе была создана для шифровки и дешифровки секретных военных сообщений.
Электромеханические машины Атанасова и Цузе можно отнести к машинам «нулевого» поколения. Их главным компонентом было электромеханическое реле. «Нулевой» цикл компьютерной революции был в историческом масштабе чрезвычайно коротким.

Развитие электронно-вычислительной техники

Первое поколение ЭВМ (1946-1955гг.)

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА: электронно-вакуумные лампы, резисторы и конденсаторы.

ГАБАРИТЫ: шкафы, которые занимали целые машинные залы.

СКОРОСТЬ РАБОТЫ: 10-20 тыс. операций в секунду.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ: очень сложная, частая замена ламп, перегрев машин.

ПРОГРАММИРОВАНИЕ: в машинных кодах.

1946 год – Джон Экерт и Джон Моучли построили первую ЭВМ, которую назвали «ЭНИАК»

Под руководством С.А. Лебедева была создана первая отечественная ЭВМ под названием МЭСМ – Малая Электронная Счетная Машина. (1950-1951г )

Программисты писали программы на машинном языке

Второе поколение ЭВМ (1955-19650 гг.)

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА: полупроводниковые элементы – транзисторы, диоды, более совершенные транзисторы и конденсаторы.

ГАБАРИТЫ: стойки чуть выше роста человека, устанавливались в специальных залах.

СКОРОСТЬ РАБОТЫ: до 1 млн. операций в секунду.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ: стала проще.

ПРОГРАММИРОВАНИЕ: появились алгоритмические языки: Fortran (Фортран), Algol (Алгол) и Assembler (Ассемблер).

В конце 1966 года была завершена разработка БЭСМ-6. Главный конструктор — Сергей Алексеевич Лебедев. Выполняла приблизительно 1 млн. операций в секунду. Программы составлены на языках программирования высокого уровня (Алгол, Бейсик и др.)

Третье поколение ЭВМ (1965-1980 гг.)

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА: интегральные схемы.

ГАБАРИТЫ: стойки и дисплей, которые не нуждались в специальном помещении.

СКОРОСТЬ РАБОТЫ: до нескольких миллионов операций в секунду.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ: большой штат сотрудников: операторов, электронщиков.

ПРОГРАММИРОВАНИЕ: дальнейшее развитие алгоритмических языков: Basic (Бейсик) и Pascal (Паскаль).

Четвертое поколение ЭВМ (1980 г. – наст.время)

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА: большие и сверхбольшие интегральные схемы.

ГАБАРИТЫ: персональный компьютер, занимающий часть письменного стола.

СКОРОСТЬ РАБОТЫ: до миллиарда операций в секунду.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ: в наст. время возможна одним человеком.

ПРОГРАММИРОВАНИЕ: новые языки и среды программирования: Delphi, Visual Basic, С и другие. Развитие операционных систем и прикладных программ.