История развития информатики и вычислительной техники

Содержание.

Введение.

1. История развития информатики.
2. История развития вычислительной техники.

Заключение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Математика, физика, астрономия и другие фундаментальные науки уходят своими корнями в древние времена. Информатика - наука совсем молодая. Началом информатики  принято считать 1948 год, год издания  книги Норберта Винера «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине». Примерно в это же время  были созданы первые электронные  цифровые вычислительные машины.

Итак, возраст информатики - немногим более 50 лет. Тем не менее, эта наука  имеет свою неповторимую, необычайно интересную историю.

Говоря об истории информатики  в бывшем СССР и теперешней России, по сути, надо излагать историю отечественной  кибернетики и частично прикладной математики и вычислительной техники.

Сейчас во всем мире наблюдается  повышенный интерес к истории  науки. Это закономерно, так как 20-й  век был насыщен важнейшими научными открытиями, небывалым техническим  прогрессом, творчеством выдающихся ученых и инженеров. Развитие науки  определяется немногими ключевыми  идеями, развиваемыми конкретными лицами и школами.

На протяжении полувековой истории  информатики в ней неоднократно возникали и исчезали те или иные направления. В настоящее время  ее структура, по-видимому, определилась.

История информатики связана с  постепенным расширением области  ее интересов. Возможность расширения диктовалась развитием компьютеров  и накоплением моделей и методов  их применения при решении задач  различного типа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. История развития информатики.

Информатика-наука об общих  свойствах и закономерностях  информации, а также методах её поиска, передачи, хранения, обработки  и использования в различных  сферах деятельности человека. Как наука сформировалась в результате появления ЭВМ. Включает в себя теорию кодирования информации, разработку методов и языков программирования, математическую теорию процессов передачи и обработки информации.

В развитии вычислительной техники обычно выделяют несколько  поколений ЭВМ: на электронных лампах (40-е-начало 50-х годов), дискретных полупроводниковых  приборах (середина 50-х-60-е годы), интегральных микросхемах (в середине 60-х годов).

История компьютера тесным образом связана с попытками  человека, облегчить, автоматизировать большие объёмы вычислений. Даже простые  арифметические операции с большими числами затруднительны для человеческого  мозга. Поэтому уже в древности  появилось простейшее счётное устройство - счеты. В семнадцатом веке была изобретена логарифмическая линейка, облегчающая сложные математические расчёты. В 1642 году Блез Паскаль сконструировал восьмиразрядный суммирующий механизм. Два столетия спустя в 1820 француз  Шарль де Кольмар создал арифмометр, способный производить умножение  и деление. Этот прибор прочно занял  своё место на бухгалтерских столах.

Все основные идеи, которые  лежат в основе работы компьютеров, были изложены ещё в 1833 английским математиком  Чарльзом Бэббиджом. Он разработал проект машины для выполнения научных и  технических расчётов, где предугадал устройства современного компьютера, а также его задачи. Для ввода  и вывода данных Бэббидж предлагал  использовать перфокарты-листы из плотной  бумаги с информацией, наносимой  с помощью отверстий. В то время  перфокарты использовались в текстильной  промышленности. Управление такой машиной  должно было осуществляться программным  путём.

Идеи Бэббиджа стали реально  выполняться в жизнь в конце 19 века. В 1888 американский инженер Герман Холлерит сконструировал первую электромеханическую  счётную машину. Эта машина, названная  табулятором, могла считывать и  сортировать статистические записи, закодированные на перфокартах. В 1890 изобретение  Холлерита было использовано в 11-ой американской переписи населения. Работа, которую 500 сотрудников выполняли  в течении семи лет, Холлерит с 43 помощниками на 43 табуляторах выполнил за один месяц.

В 1896 Герман Холлерит основал  фирму COMPUTING TOBULATING RECORDING COMPANY,которая  стала основой для будущей  Интернешинал Бизнес Мэшинс(IBM)-компании внёсшей гигантский вклад в развитие мировой компьютерной техники.

Дальнейшее развитие науки  и техники позволии в 1940-х годах  построить первые вычислительные машины. В феврале 1944 на одном из предприятий  Ай-Би-Эм в сотрудничестве с учёными Гарвардского университета, по заказу ВМС США была создана машина «Марк-1».Это был монстр весом в 35 тонн.

«Марк-1» был основан  на использовании электромеханических  реле и оперировал десятичными числами, закодированными на перфоленте. Машина могла манипулировать числами длинной  до 23 разрядов. Для перемножения двух 23-разрядных чисел ей было необходимо 4 секунды.

Но электромеханические  реле работали недостаточно быстро. Поэтому  уже в 1943 американцы начали разработку альтернативного варианта вычислительной машины на основе электронных ламп. В 1946 была построена первая электронная  вычислительная машина ENIAC.Её вес составлял 30 тонн, она требовала для размещения 170 квадратных метров площади. Вместо тысяч  электромеханических деталей ENIAC содержал 18000 электронных ламп. Считала машина в двоичной системе и производила 5000 операций сложения или 300 операций умножения  в секунду.

Машины на электронных  лампах работали существенно быстрее, но сами электронные лампы часто  выходили из строя. Для их замены в 1947 американцы Джон Бардин, Уолтер Браттейн и Уильям Брэдфорд Шокли предложили использовать изобретённые ими стабильные переключающие полупроводниковые  элементы-транзисторы.

Совершенствование первых образцов вычислительных машин привело в 1951 к созданию компьютера UNIVAC стал первым серийно выпускавшимся компьютером, а его первый экземпляр был  передан в Бюро переписи населения  США.

С активным внедрением транзисторов в 1950-х годах связано рождение второго поколения компьютеров. Один транзистор был способен заменить 40 электронных ламп. В результате быстродействие машин возросло в 10 раз при существенном уменьшении веса и размеров. В компьютерах  стали применять запоминающие устройства из магнитных сердечников, способные  хранить большой объём информации.

Первой отечественной  ЭВМ была МЭСМ (малая электронная  счетная машина), выпущенная в 1951 г. под руководством Сергея Александровича Лебедева. Её номинальное быстродействие--50 операций в секунду.

В 1959 были изобретены интегральные микросхемы (чипы),в которых все  электронные компоненты вместе с  проводниками помещались внутри кремниевой пластинки. Применение чипов в компьютерах  позволяет сократить пути прохождения  тока при переключениях, и скорость вычислений повышается в десятки  раз. Существенно уменьшаются габариты машин. Появление чипа знаменовало  собой рождение третьего поколения  компьютеров.

К началу 1960-х годов  компьютеры нашли широкое применение для обработки большого количества статистических данных, производства научных расчётов, решения оборонных  задач, создания автоматизированных систем управления. Высокая цена, сложность  и дороговизна обслуживания больших  вычислительных машин ограничивали их использование во многих сферах. Однако процесс миниатюризации компьютера позволил в 1965 американской фирме DIGITAL EQUIPMENT выпустить миникомпьютер PDP-8 ценой в 20 тысяч долларов, что сделало компьютер доступным для средних и мелких коммерческих компаний.

В 1970 сотрудник компании INTEL Эдвард Хофф создал первый микропроцессор, разместив несколько интегральных микросхем на одном кремниевом кристалле. Это революционное изобретение  кардинально перевернуло представление  о компьютерах как о громоздких, тяжеловесных монстрах. С микропроцессором появляются микрокомпьютеры-компьютеры четвёртого поколения, способные разместиться на письменном столе пользователя.

В середине 1970-х годов  начинают предприниматься попытки  создания персонального компьютера - вычислительной машины, предназначенной  для частного пользователя. Во второй половине 1970-х годов появляются наиболее удачные образцы микрокомпьютеров американской фирмы APPLE.

В 1971 г. был сделан ещё  один важный шаг на пути к персональному  компьютеру--фирма Intel выпустила интегральную схему, аналогичную по своим функциям процессору большой ЭВМ. Так появился первый микропроцессор Intel-4004. Уже через  год был выпущен процессор Intel-8008, который работал в два раза быстрее своего предшественника.

Вначале эти микропроцессоры  использовались только электронщиками-любителями и в различных специализированных устройствах. Первый коммерчески распространяемый персональный компьютер Altair был сделан на базе процессора Intel-8080, выпущенного  в 1974 г.

Разработчик Altair--крохотная  компания MIPS из Альбукерка (шт. Нью-Мексико)--продавала  машину в виде комплекта деталей  за 397 долл., а полностью собранной--за 498 долл. У компьютера была память объёмом 256 байт, клавиатура и дисплей отсутствовали.

Можно было только щёлкать  переключателями и смотреть, как  мигают лампочки. Вскоре у Altair появились  и дисплей, и клавиатура, и добавочная оперативная память, и устройство долговременного хранения информации (сначала на бумажной ленте, а затем  на гибких дисках).

А в 1976 г. был выпущен  первый компьютер фирмы Apple, который  представлял собой деревянный ящик с электронными компонентами.

Если сравнить его с  выпускаемым сейчас iMac, то становится ясным, что со временем изменялась не только производительность, но и улучшался  дизайн ПК.

Вскоре к производству ПК присоединилась и фирма IBM. В 1981 г. она выпустила первый компьютер IBM PC. Благодаря принципу открытой архитектуры  этот компьютер можно было самостоятельно модернизировать и добавлять  в него дополнительные устройства, разработанные независимыми производителями. За каких-то полгода IBM продала 50 тыс. машин, а через два года обогнала Apple по объёму продаж.

Производительность современных  ПК больше, чем у суперкомпьютеров, сделанных десять лет назад. Поэтому  через несколько лет обыкновенные персоналки будут работать со скоростью, которой обладают современные суперЭВМ. Кстати, в январе 1999 г. самым быстрым был компьютер SGI ASCI Blue Mountain. По результатам тестов Linpack parallel его быстродействие равнялось 1,6 TFLOPS (триллионов операций с плавающей точкой в секунду).

За последние десятилетия 20 века микрокомпьютеры проделали  значительный эволюционный путь, многократно  увеличили своё быстродействие и  объёмы перерабатываемой информации, но окончательно вытеснить микрокомпьютеры  и большие вычислительные системы - мейнфреймы они не смогли. Более  того, развитие больших вычислительных систем привело к созданию суперкомпьютера - супер производительной и супердорогой машины, способной просчитывать модель ядерного взрыва или крупного землетрясения. В конце 20 века человечество вступило в стадию формирования глобальной информационной сети, которая способна объединить возможности компьютерных систем.

2. История развития 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, также предназначаемые для наглядного представления количества считаемых предметов, однако для удобства помещаемые при этом в специальные контейнеры. Такими приспособлениями, похоже, пользовались торговцы и счетоводы того времени.

Постепенно из простейших приспособлений для счёта рождались всё более  и более сложные устройства: абак (счёты), логарифмическая линейка, механический арифмометр, электронный компьютер. Несмотря на простоту ранних вычислительных устройств, опытный счетовод может получить результат при помощи простых счёт даже быстрее, чем нерасторопный владелец современного калькулятора. Естественно, сама по себе, производительность и скорость счёта современных вычислительных устройств давно уже превосходят возможности самого выдающегося расчётчика-человека.

Человечество научилось пользоваться простейшими счётными приспособлениями тысячи лет назад. Наиболее востребованной оказалась необходимость определять количество предметов, используемых в  меновой торговле. Одним из самых  простых решений было использование  весового эквивалента меняемого  предмета, что не требовало точного  пересчёта количества его составляющих. Для этих целей использовались простейшие балансирные весы, которые стали, таким образом, одним из первых устройств для количественного определения массы.

Принцип эквивалентности широко использовался  и в другом, знакомом для многих, простейшем счётном устройств Абак или Счёты. Количество подсчитываемых предметов соответствовало числу  передвинутых костяшек этого инструмента.

Сравнительно сложным  приспособлением для счёта могли  быть чётки, применяемые в практике многих религий. Верующий как на счётах отсчитывал на зёрнах чёток число  произнесённых молитв, а при проходе  полного круга чёток передвигал на отдельном хвостике особые зёрна-счётчики, означающие число отсчитанных кругов.

Звёздочки и шестерёнки были сердцем механических устройств для счёта

С изобретением зубчатых колёс  появились и гораздо более  сложные устройства выполнения расчётов. Антикитерский механизм, обнаруженный в начале XX века, который был найден на месте крушения античного судна, затонувшего примерно в 65 году до н. э. (по другим источникам в 80 или даже 87 году до н. э.), даже умел моделировать движение планет. Предположительно его использовали для календарных вычислений в религиозных целях, предсказания солнечных и лунных затмений, определения времени посева и сбора урожая и т. п. Вычисления выполнялись за счёт соединения более 30 бронзовых колёс и нескольких циферблатов; для вычисления лунных фаз использовалась дифференциальная передача, изобретение которой исследователи долгое время относили не ранее чем к XVI веку. Впрочем, с уходом античности навыки создания таких устройств были позабыты; потребовалось около полутора тысяч лет, чтобы люди вновь научились создавать похожие по сложности механизмы.