Краткие сведения

Научно–техническая революция, которая произошла во второй половине ХХ века, была бы невозможна без электронных вычислительных машин. Создание ЭВМ можно сравнить с самыми главными достижениями человечества, такими, как изобретение колеса и паровой машины, использование электричества и атомной энергии. Без применения ЭВМ нельзя было бы проводить исследование космического пространства, составлять долгосрочные прогнозы и решать многие другие задачи. ЭВМ открыли новую страницу в истории человечества.

 

Начальный этап развития вычислительной техники

История вычислений уходит своими корнями в глубь веков так же, как и история развития человечества. Накопление запасов, дележ добычи, обмен – все эти действия связаны с вычислениями. Для подсчетов люди использовали собственные пальцы, камешки, палочки, узелки и пр.

Потребность в поиске решений все более и более сложных задач и, как следствие, все более сложных и длительных вычислений поставила человека перед необходимостью искать способы, изобретать приспособления, которые смогли бы ему в этом помочь. Исторически сложилось так, что в разных странах появились свои денежные единицы, меры веса, длины, объема, расстояния и т. д. Для перевода из одной системы мер в другую требовались вычисления, которые обычно могли производить лишь специально обученные люди, досконально знавшие всю последовательность действий. Их нередко приглашали даже из других стран. И совершенно естественно возникла потребность в изобретении устройств, помогающих счету. Так постепенно стали появляться механические помощники. До наших дней дошли свидетельства о многих таких изобретениях, навсегда вошедших в историю техники.

Одним из первых устройств (V - IV века до н. э.), облегчавших вычисления, можно считать специальное приспособление, названное впоследствии абаком (рис. 1.1).

 

 

Рис 1.1. Абак

 

Первоначально это была доска, посыпанная тонким слоем мелкого песка или порошка из голубой глины. На ней заостренной палочкой можно было писать буквы, цифры. Впоследствии абак был усовершенствован и вычисления на нем уже проводились путем перемещения костей и камешков в продольных углублениях, а сами доски начали изготавливать из бронзы, камня, слоновой кости и пр. Со временем эти доски стали расчерчиваться на несколько полос и колонок. В Греции абак существовал еще в V веке до н. э., у японцев этот прибор назывался "серобян", у китайцев – "суанпан".

В Древней Руси при счете применялось устройство, похожее на абак, и называлось оно "русский щот". В XVII веке этот прибор уже имел вид привычных русских счет, которые можно встретить и в наши дни.

В начале XVII столетия, когда математика стала играть ключевую роль в науке, все острее ощущалась необходимость в изобретении счетной машины. Еще около 1500 г. Великий деятель эпохи Просвещения Леонардо да Винчи разработал эскиз 13-разрядного суммирующего устройства, что явилось первой дошедшей до нас попыткой решить указанную задачу. Первую же действующую суммирующую машину построил в 1642 г. Блез Паскаль – знаменитый французский физик, математик, инженер. Его 8-разрядная машина названная Паскалиной сохранилась до наших дней, она выполняла сложение и вычитание (рис. 1.2, а).

В 1670 – 1680 годах немецкий математик Готфрид Лейбниц сконструировал счетную машину (рис. 1.2, б), которая выполняла все четыре арифметических действия.

 

 

 

Рис. 1.2. а) Блез Паскаль (1623 – 1662) и его счетная машина

б) Готфрид Лейбниц (1670 – 1680) и его счетная

машина

От замечательного курьеза, каким восприняли современники машину Паскаля, до создания практически полезного и широко используемого агрегата – арифмометра (механического вычислительного устройства, способного выполнять 4 арифметических действия) – прошло почти 250 лет. Уже в начале XIX века уровень развития ряда наук и областей практической деятельности (математики, механики, астрономии, инженерных наук, навигации и др.) был столь высок, что они настоятельнейшим образом требовали выполнения огромного объема вычислений, выходящих за пределы возможностей человека, не вооруженного соответствующей техникой. Над ее созданием и совершенствованием работали как выдающиеся ученые с мировой известностью, так и сотни людей, имена многих из которых до нас не дошли, посвятивших свою жизнь конструированию механических вычислительных устройств.

Важным событием XIX века было изобретение английского математика Чарлза Беббиджа, который вошел в историю как изобретатель первой вычислительной машины – прообраза современных компьютеров. В 1812 г. он начал работать над так называемой "разностной" машиной. Предшествующие вычислительные машины Паскаля и Лейбница выполняли только арифметические действия. Беббидж же стремился сконструировать машину, которая выполняла бы определенную программу, проводила бы расчет числового значения заданной функции. В качестве основного элемента разностной машины Беббидж использовал зубчатое колесо для запоминания одного разряда десятичного числа. В результате он смог оперировать 18-разрядными числами. К 1822 году он построил небольшую действующую модель и рассчитал на ней таблицу квадратов.

Совершенствуя разностную машину, Беббидж приступил в 1833 году к разработке машины, названной вначале «разностной», а затем, после многочисленных усовершенствований проекта, «аналитической» (рис. 1.3). Она должна была отличаться от разностной машины большей скоростью и более простой конструкцией. Согласно проекту, новую машину предполагалось приводить в действие силой пара.

 

Рис. 1.3. Аналитическая машина Беббиджа

Аналитическая машина была задумана как чисто механический аппарат с тремя основными блоками. Первый блок – устройство для хранения чисел на регистрах из зубчатых колес и система, которая передает эти числа от одного узла к другому (в современной терминологии – это память). Второй блок – устройство, позволяющее выполнять арифметические операции. Беббидж назвал его "мельницей". Третий блок предназначался для управления последовательностью действий машины. В конструкцию аналитической машины входило также устройство для ввода исходных данных и печати полученных результатов. Предполагалось, что машина будет действовать по программе, которая задавала бы последовательность выполнения операций и передачи чисел из памяти в мельницу и обратно. Программы, в свою очередь, должны были кодироваться и переносится на перфокарты. В то время подобные карты уже использовались для автоматического управления ткацкими станками. Тогда же математик леди Ада Лавлейс – дочь английского поэта лорда Байрона – разрабатывает первые программы для машины Беббиджа. Она заложила многие идеи и ввела ряд понятий и терминов, которые используются и по сей день.

В «аналитическую» машину были заложены принципы, ставшие фундаментальными для вычислительной техники.

1. Автоматическое выполнение операций.

Для выполнения расчетов большого объема существенно не только то, как быстро выполняется отдельная арифметическая операция, но и то, чтобы между операциями не было «зазоров», требующих непосредственного человеческого вмешательства. Например, большинство современных калькуляторов не удовлетворяют этому требованию, хотя каждое доступное им действие выполняют очень быстро. Необходимо, чтобы операции следовали одна за другой безостановочно.

2. Работа по вводимой «на ходу» программе.

Для автоматического выполнения операций программа должна вводиться в исполнительное устройство со скоростью, соизмеримой со скоростью выполнения операций. Бэббидж предложил использовать для предварительной записи программ и ввода их в машину перфокарты, которые к тому времени применялись для управления ткацкими станками.

3. Необходимость специального устройства – памяти – для хранения данных (Беббидж назвал его складом).

Эти революционные идеи натолкнулись на невозможность их реализации на основе механической техники, ведь до появления первого электромотора оставалось почти полвека, а первой электронной радиолампы – почти век! Они настолько опередили свое время, что были в значительной мере забыты и переоткрыты в следующем столетии. Тем не менее, его работы имели важное значение: многие последующие изобретатели воспользовались идеями, заложенными в основу придуманных им устройств.

Предшественницей современных вычислительных машин была счётно-перфорационная техника. Её основатель Герман Холлерит (1860 – 1929), сын четы немецких эмигрантов, служил в статистическом управлении при министерстве внутренних дел США. Проводились переписи населения, и американские статистики испытывали острую необходимость в вычислительных машинах, которые могли бы облегчить их утомительную и однообразную работу.

В качестве носителя информации в своей «машине для переписи населения» Холлерит сначала использовал бумажную ленту с пробитыми в ней отверстиями. Однако, в связи с большим числом данных и необходимостью постоянной перемотки, перфоленты часто рвались. И Холлерит пришёл к мысли использовать перфокарты (после того, как однажды обратил внимание на работу железнодорожного кондуктора, который с помощью ручного компостера заносил в бланки сведения о пассажирах).

По существу это было повторением идей Ж. М. Жаккара (1752 – 1834), французского ткача и механика, впервые применившего перфокарты в процессе производства тканей со сложным переплетением нитей, и идей замечательного английского ученого Ч. Бэббиджа (1791 – 1871), который использовал перфокарты в своей аналитической машине. Но всякое сходство изобретения Холлерита с предшественниками на этом заканчивалось.

 

 

Рис. 1.4. Табулятор Генриха Холлерита

 

Машина Холлерита (рис. 1.4) состояла из перфоратора, сортировального устройства и табулятора. Данные, которые необходимо было обработать, наносились на перфокарты в виде отверстий, затем машина подсчитывала отверстия и сортировала перфокарты.

В 1884 – 1889 гг. Холлерит получил четыре патента на перфокартные машины. В 1896 г. он организовал компанию, которая начала серийный выпуск машин. Они были куплены Австралией, Норвегией, Англией и Россией и использовались при сельскохозяйственных переписях, в железнодорожной статистике, при начислении заработной платы и учете материалов на крупных промышленных предприятиях.

В начале ХХ в. появился ряд других компаний по производству счетно-аналитических машин, и в 1911 г. Холлерит продал свою компанию. Слившись с другими, она образовала впоследствии всемирно известную корпорацию по производству вычислительных машин IВМ.

Счетно-аналитические машины широко применяются и в наши дни. Они основаны на принципах, разработанных Холлеритом, решают те же задачи обработки данных, для которых были изобретены, содержат те же основные узлы: перфораторы, сортировальные устройства, табуляторы, что и первые перфокартные машины Холлерита.

Впервые автоматически действующие вычислительные устройства появились в середине XXвека. Это стало возможным благодаря использованию наряду с механическими конструкциями электромеханических реле. Работы над релейными машинами начались в 30-е годы и продолжались с переменным успехом до тех пор, пока в 1944 г. под руководством Говарда Айкена – американского математика и физика – на фирме IBM (International Business Machines) не была запущена машина «Марк-1», впервые реализовавшая идеи Бэббиджа (хотя разработчики, по-видимому, не были с ними знакомы). Для представления чисел в ней были использованы механические элементы (счетные колеса), для управления – электромеханические. Одна из самых мощных релейных машин РВМ-1 была в начале 50-х годов построена в СССР под руководством Н.И. Бессонова. Она выполняла до 20 умножений в секунду с достаточно длинными двоичными числами.

Однако, появление релейных машин безнадежно запоздало и они были очень быстро вытеснены электронными, гораздо более производительными и надежными.

Подлинная революция в вычислительной технике произошла в связи с применением электронных устройств. Работа над ними началась в конце 30-х годов одновременно в США, Германии, Великобритании и СССР. К этому времени электронные лампы, ставшие технической основой устройств обработки и хранения цифровой информации, уже широчайшим образом применялись в радиотехнических устройствах.

В 1938 г. немецкий инженер К. Цузе построил вычислительную машину с программным управлением Z-1 для решения задач строительной механики. Она полностью состояла из механических элементов. В следующих машинах Z-2 и Z-3 он использовал электромагнитные реле. Исследования проходили под эгидой военного министерства, поэтому результаты Ц узе не были известны за пределами Германии до окончания второй мировой войны.

Первой действующей ЭВМ стал ENIAC (США, 1945 – 1946 гг.). Его название по первым буквам соответствующих английских слов означает «электронно-числовой интегратор и вычислитель». Руководили ее созданием Джон Моучли и Преспер Эккерт, продолжившие начатую в конце 30-х годов работу Джорджа Атанасова. Машина содержала порядка 18 тысяч электронных ламп, множество электромеханических элементов. Ее энергопотребление равнялось 150 кВт, что вполне достаточно для обеспечения небольшого завода.

Практически одновременно велись работы над созданием ЭВМ в Великобритании. С ним связано прежде всего имя Аллана Тьюринга – математика, внесшего также большой вклад в теорию алгоритмов и теорию кодирования. В 1944 г. в Великобритании была запущена машина «Колосс».

Эти и ряд других первых ЭВМ не имели важнейшего с точки зрения конструкторов последующих компьютеров качества – программа не хранилась в памяти машины, а набиралась достаточно сложным образом с помощью внешних коммутирующих устройств.

Огромный вклад в теорию и практику создания электронной вычислительной техники на начальном этапе ее развития внес один из крупнейших американских математиков Джон фон Нейман. В историю науки навсегда вошли «принципы фон Неймана». Совокупность этих принципов породила классическую (фон-неймановскую) архитектуру ЭВМ. Один из важнейших принципов – принцип хранимой программы – требует, чтобы программа закладывалась в память машины так же, как в нее закладывается исходная информация. Первая ЭВМ с хранимой программой (EDSAC) была построена в Великобритании в 1949 г.

В нашей стране вплоть до 70-х годов создание ЭВМ велось почти полностью самостоятельно и независимо от внешнего мира (да и сам этот мир был почти полностью зависим от США). Дело в том, что электронная вычислительная техника с самого момента своего первоначального создания рассматривалась как сверхсекретный стратегический продукт, и СССР приходилось разрабатывать и производить ее самостоятельно. Постепенно режим секретности смягчался, но и в конце 80-х годов наша страна могла покупать за рубежом лишь устаревшие модели ЭВМ (а самые современные и мощные компьютеры ведущие производители – США и Япония – и сегодня разрабатывают и производят в режиме секретности).

Первая отечественная ЭВМ – МЭСМ («малая электронно-счетная машина») – была создана в 1951 г. под руководством Сергея Александровича Лебедева, крупнейшего советского конструктора вычислительной техники, впоследствии академика, лауреата государственных премий, руководившего созданием многих отечественных ЭВМ. Рекордной среди них и одной из лучших в мире для своего времени была БЭСМ-6 («большая электронно-счетная машина, 6-я модель»), созданная в середине 60-х годов и долгое время бывшая базовой машиной в обороне, космических исследованиях, научно-технических исследованиях в СССР. Кроме машин серии БЭСМ выпускались и ЭВМ других серий – «Минск», «Урал», М-20, «Мир» и другие, созданные под руководством И.С. Брука и М.А. Карцева, Б.И. Рамеева, В.М. Глушкова и других отечественных конструкторов и теоретиков информатики.

С начала серийного выпуска ЭВМ начали условно делить по поколениям.

 

Поколения ЭВМ

 

 

В истории вычислительной техники существует своеобразная периодизация ЭВМ по поколениям. В ее основу первоначально был положен физико-технологический принцип: машину относят к тому или иному поколению в зависимости от используемых в ней физических элементов или технологии их изготовления. Границы поколений во времени размыты, так как в одно и то же время выпускались машины совершенно разного уровня. Когда приводят даты, относящиеся к поколениям, то скорее всего имеют в виду период промышленного производства; проектирование велось существенно раньше, а встретить в эксплуатации весьма экзотические устройства можно и сегодня.

В настоящее время физико-технологический принцип не является единственным при определении принадлежности той или иной ЭВМ по поколению. Следует считаться с уровнем программного обеспечения, а также с быстродействием и другими факторами, основные из которых сведены в прилагаемую таблицу (см. таблицу 1.1).

 

Таблица 1.1

Характеристики	Поколения ЭВМ
Первое	Второе	Третье	Четвертое	Пятое
Годы применения	1946 – 1960	1960 – 1964	1964 – 1976	1976 – 1985	1985 –
Основной элемент	Электронные лампы	Транзисторы	Интегральные схемы (ИС)	Большие ИС (БИС)	Оптоэлектроника
Количество ЭВМ в мире	Сотни	Тысячи	Десятки тысяч	Миллионы	Миллиарды
Размеры ЭВМ	Большие	Значительно меньше	Мини-ЭВМ	Микро-ЭВМ	Микро-ЭВМ
Быстродействие	104	106	107	108	1012
Носитель информации	Перфокарта	Перфолента	Магнитная лента	Диск	Наноносители

 

Следует понимать, что разделение ЭВМ по поколениям весьма относительно. Первые ЭВМ, выпускавшиеся до начала 50-х годов, были «штучными» изделиями, на которых отрабатывались основные принципы; нет особых оснований относить их какому-либо поколению. Нет единодушия и при определении признаков пятого поколения. В середине 80-х годов считалось, что основной признак этого (будущего) поколения – полновесная реализация принципов искусственного интеллекта. Эта задача оказалась значительно сложнее, чем виделось в то время, и ряд специалистов снижают планку требований к этому этапу (и даже утверждают, что он уже состоялся). В истории науки есть аналоги этого явления: так, после успешного запуска первых атомных электростанций в середине 50-х годов ученые объявили, что запуск многократно более мощных, дающих дешевую энергию, экологически безопасных термоядерных станций, вот-вот произойдет; однако, они недооценили гигантские трудности на этом пути, так как термоядерных электростанций нет и по сей день.

В то же время среди машин четвертого поколения разница чрезвычайно велика.

Чем младше поколение, тем отчетливее классификационные признаки. ЭВМ первого, второго и третьего поколений сегодня, в конце 90-х годов – в лучшем случае музейные экспонаты. Машина первого поколения – десятки стоек, каждая размером с большой книжный шкаф, наполненных электронными лампами, лентопротяжными устройствами, громоздкие печатающие агрегаты. И все это на площади сотни квадратных метров, со специальными системами охлаждения, источниками питания, постоянно гудящее и вибрирующее. Обслуживание – ежечасное.

Приход полупроводниковой техники (первый транзистор был создан в 1948 г.; а первая ЭВМ с их использованием – в 1956 г.) резко изменил вид машинного зала – более нормальный температурный режим, меньший гул (лишь от внешних устройств) и, самое главное, возросшие возможности для пользователя. Впрочем, непосредственного пользователя к машинам первых трех поколений почти никогда не подпускали – около них колдовали инженеры, системные программисты и операторы, а пользователь чаще всего передавал в узкое окошечко или клал на стеллаж в соседнем помещении рулон перфоленты или колоду перфокарт, на которых была его программа и входные данные задачи. Доминировал для машин первого и второго поколений монопольный режим пользования машиной и/или режим пакетной обработки; в третьем поколении добавился более выгодный экономически и более удобный для пользователей удаленный доступ – работа через выносные терминалы в режиме разделения времени.

Уже начиная со второго поколения, машины стали делиться на большие, средние и малые по признакам размеров, стоимости, вычислительных возможностей. Так, небольшие отечественные машины второго поколения («Наири», «Раздан», «Мир» и др.) с производительностью порядка 10⁴ оп/с были в конце 60-х годов вполне доступны каждому вузу, в то время как упомянутая выше БЭСМ-6 имела профессиональные показатели (и стоимость) на 2 – 3 порядка выше.

В начале 70-х годов, с появлением интегральных технологий в электронике, были созданы микроэлектронные устройства, содержащие несколько десятков транзисторов и резисторов на одной небольшой (площадью порядка 1 см²) кремниевой подложке. Без пайки и других привычных тогда в радиотехнике действий на них «выращивались» электронные схемы, выполняющие функции основных логических узлов ЭВМ (триггеры, сумматоры, дешифраторы, счетчики и т.д.). Это позволило перейти к третьему поколению ЭВМ, техническая база которого – интегральные схемы.

При продвижении от первого к третьему поколению радикально изменились возможности программирования. Написание программ в машинном коде для машин первого поколения (и чуть более простое на Ассемблере) для большей части машин второго поколения является занятием, с которым подавляющее большинство современных программистов знакомятся при обучении в вузе, а потом забывают. Появление процедурных языков высокого уровня и трансляторов с них было первым шагом на пути радикального расширения круга программистов. Научные работники и инженеры сами стали писать программы для решения своих задач.

Уже в третьем поколении появились крупные унифицированные серии ЭВМ. Для больших и средних машин в США это прежде всего семейство IBM 360/370. В СССР 70-е и 80-е годы были временем создания унифицированных серий: ЕС (единая система) ЭВМ (крупные и средние машины), СМ (система малых) ЭВМ и «Электроника» (серия микро-ЭВМ). В их основу были положены американские прототипы фирм IBM и DEC (Digital Equipment Corporation). Были созданы и выпущены десятки моделей ЭВМ, различающиеся назначением и производительностью. Их выпуск был практически прекращен в начале 90-х годов, но многие из них еще используются в самых разных сферах деятельности, включая образование (например, компьютеры ДВК, БК, а также УКНЦ – аналоги мини-ЭВМ типа PDP-11 фирмы DEC).

 

Персональные компьютеры

Подлинную революцию в вычислительной технике произвело создание микропроцессора. В 1971 г. компанией «Intel» (США) было создано устройство, реализующее на одной крошечной микросхеме функции процессора – центрального узла ЭВМ. Последствия этого оказались огромны не только для вычислительной техники, но и для научно-технического прогресса в целом. В области разработки ЭВМ первым таким последствием оказалось создание персональных компьютеров (ПК) – небольших и относительно недорогих ЭВМ, способных аккумулировать и усиливать интеллект своего персонального хозяина (впрочем, заметим, что как и всякое техническое средство, ПК способен и на обратный эффект – напрасно отнимать время и подавлять интеллект).

Небольшие компьютеры, предназначенные для одного пользователя, который в каждый момент решает не более одной задачи, использовались в профессиональной деятельности уже в начале 70-х годов. Восьмиразрядные микропроцессоры i8080 и Z80 в сочетании с операционной системой СР/М позволили создать ряд таких компьютеров, но тем не менее началом эры их массового появления стал 1976 г., когда появился знаменитый «Apple» («Яблоко»), созданный молодыми американскими инженерами Стивом Возняком и Стивом Джобсом. За несколько лет было продано около 2 млн. экземпляров лишь этих ПК (особенно «Аррlе-2»), т.е. впервые в мировой практике компьютер стал устройством массового производства. Вскоре лидерство в этой области захватила фирма IBM – компьютерный гигант, представивший в 1981 г. свой персональный компьютер IBM PC (PC – personal computer). Его модели PC/XT (1983 г.), PC/AT (1984 г.), ПК с микропроцессором Pentium (начало 90-х годов; содержит более 3 миллионов транзисторов!) стали, каждый в свое время, ведущими на мировом рынке ПК. В настоящее время производство ПК ведут десятки фирм (а комплектующие выпускают сотни фирм) по всему миру.

Ближайшим конкурентом компьютеров IBM PC являются персональные компьютеры фирмы «Apple Computer». Пришедшие на смену «Аррlе-2» машины «Macintosh» широко используются в системах образования многих стран.

Уточним характеристики, которые в совокупности позволяют отнести компьютер к этой группе:

• относительно невысокая стоимость (доступная для приобретения в личное пользование значительной частью населения);

• наличие «дружественных» операционной и интерфейсной систем, которые максимально упрощают пользователю работу с компьютером;

• наличие достаточно развитого и относительно недорогого набора внешних устройств в «настольном» исполнении;

• наличие аппаратных и программных ресурсов общего назначения, позволяющих решать реальные задачи по многим видам профессиональной деятельности.

За четверть века, прошедшие с момента создания ПК, уже сменилось несколько их поколений: 8-битные, 16-битные, 32-битные. Многократно усовершенствовались внешние устройства, все операциональное окружение, включая сети, системы связи, системы программирования, программное обеспечение и т.д. Персональный компьютер занял нишу «персонального усилителя интеллекта» множества людей, стал в ряде случаев ядром автоматизированного рабочего места (в цехе, в банке, в билетной кассе, в школьном классе – все перечислить невозможно).

 

Что впереди?

В 90-х годах микроэлектроника подошла к пределу, разрешенному физическими законами. Фантастически высока плотность упаковки компонентов в интегральных схемах и почти предельно велика возможная скорость их работы.

В совершенствовании будущих ЭВМ видны два пути. На физическом уровне это переход к использованию иных физических принципов построения узлов ЭВМ – на основе оптоэлектроники, использующей оптические свойства материалов, на базе которых создаются процессор и оперативная память, и криогенной электроники, использующей сверхпроводящие материалы при очень низких температурах. На уровне совершенствования интеллектуальных способностей машин, отнюдь не всегда определяемых физическими принципами их конструкций, постоянно возникают новые результаты, опирающиеся на принципиально новые подходы к программированию. Уже сегодня ЭВМ выигрывает шахматные партии у чемпиона мира, ведь совсем недавно это казалось совершенно невозможным. Создание новейших информационных технологий, систем искусственного интеллекта, баз знаний, экспертных систем продолжатся в XXI веке.

Наконец, уже сегодня огромную роль играют сети ЭВМ, позволяющие разделить решение задачи между несколькими компьютерами. В недалеком будущем сетевые технологии обработки информации станут, по-видимому, доминировать, существенно потеснив персональные компьютеры (точнее говоря, интегрировав их в себя).

 

Исторический экскурс «Информатика в лицах»

Историю человечества и историю науки создают прежде всего люди, великие ученые.

Блез Паскаль (1623 – 1662) – французский философ, математик, физик XVII в. Его мать умерла, когда Блезу было два с половиной года. Паскаль-ребенок представлял собой яркий и редко встречающийся пример ранней гениальности, научился читать и писать в 4 года, был не по возрасту умен и рассудителен, обладал феноменальной памятью. В 10 лет Паскаль создал «Трактат о звуках». В 13 подросток стал полноправным членом научного кружка. В 16 лет он пишет математический трактат «Опыт теории конических сечений» (1639). Одна из теорем, рассмотренных в этом сочинении под названием «Теорема Паскаля», до сих пор остается в числе основных теорем проективной геометрии. В 18 лет Паскаль начинает работать над созданием машины, с помощью которой даже человек, незнакомый с вилами арифметики, мог производить ее четыре действия. За 12 лет Паскаль сделал около 50 различных моделей: деревянные, из слоновой кости, из эбенового дерева, из меди. Он скончался в Париже в возрасте 39 лет – великий человек, которому природа дала всё, кроме физического здоровья.

Лейбниц Готфрид Вильгельм (1646 – 1716) – немецкий философ, математик, языковед, юрист XVII в. В 1673 г. из Парижа Лейбниц выезжает в Лондон для демонстрации своей счетной машины в Королевском научном обществе. Эта машина выполняла не только сложение и вычитание, как это было у Паскаля, но и умножение, деление, возведение в степень, извлечение квадратного и кубического корней. Лейбниц заложил основы символической логики. Он ввел много математических терминов, которые теперь прочно вошли в научную практику: функция, дифференциал, дифференциальное исчисление, дифференциальное уравнение, алгоритм, абсцисса, ордината, координата, а также знаки дифференциала, интеграл, а логическую символику и т. д. Он также высказал правильное предположение о происхождении ископаемых остатков животных и растений, отстаивая важную для биологии мысль об эволюции.

Чарльз Бэббидж (1792 – 1871) – английский математик XIX в. Был необычайно разносторонним человеком, его интересовало всё: он занимался расчетами смертности населения, реформой почтовой службы, опускался на дно озера, обследуя горячие источники, поднимался на Везувий, участвовал в археологических раскопках, спускался в шахты. Он создал первую программируемую машину, работающую на пару. Архитектура машины Бэббиджа практически соответствует архитектуре современных ЭВМ.

Больше 30 лет жизни отдал Бэббидж созданию аналитической машины, затратив огромные суммы денег. После того как правительство отказало ученому в финансовой поддержке, он оплачивал работу чертежников, инженеров, рабочих из собственных средств. Однако труд ученого не был завершен.

Леди Ада Августа Лавлейс (1815 – 1852) – соратник Бэббиджа, дочь поэта Джорджа Байрона, по праву считается первым программистом. Ее именем назван язык программирования Ада.

Ада Августа Байрон по мужу Лавлейс получила прекрасное математическое образование под руководством известного английского ученого де Моргана. Бэббидж, который был знаком с леди Байрон, поддерживал увлечение юной Ады математикой. Он подбадривал ее и посылал ей книги.

В 1834 году Ада Августа впервые посетила мастерскую Бэббиджа и познакомилась с его разностной машиной. Миссис де Морган, сопровождавшая Аду, так описала этот визит: «Пока часть гостей в изумлении смотрела на это удивительное устройство с таким чувством, с каким, как говорят, дикари первый раз видят зеркальце или слышат выстрел из ружья, миссис Байрон, совсем еще юная, смогла понять работу машины и оценила большое достоинство ее изобретения».

С 1841 года Ада серьезно занялась изучением аналитической машины Бэббиджа. После того как она перевела статью Минебра с итальянского языка на английский, Бэббидж предложил снабдить статью подробными примечаниями. Перевод вышел в свет в 1843 году. В этой публикации примечания Ады Лавлейс в три раза превысили объем статьи итальянского ученого.

Ада Лавлейс разработала первые программы для аналитической машины, заложив тем самым теоретические основы программирования. Она впервые ввела понятие цикла операций. В одном из примечаний высказала очень важную мысль о том, что аналитическая машина может решать такие задачи, которые из-за трудности вычислений практически невозможно решить вручную. Так впервые машина была рассмотрена ни только как механизм, заменяющий человека, но и как устройство, способное выполнить работу, превышающую возможности человека. В наши дни А.А. Лавлейс по праву называют самым первым программистом в мире.

Бэббидж глубоко благодарен Аде Лавлейс. Он говорил, что слишком занят разработкой машины, чтобы уделять внимание и силы ее описанию. Создатель аналитической машины неоднократно отмечал, что представления Лавлейс о его машине яснее, чем его собственные, что она исправила ряд ошибок в его работе.

Именно она написала множество программ для вычислительных машин Бэббиджа, причем надо отметить, что некоторые из предложенных ею терминов и определений фигурируют даже в современных учебниках по программированию: цикл, рабочая ячейка, принцип программного управления, система для ускорения расчетов, использование перфокарт для ввода и вывода информации. При этом Ада Лавлейс была очаровательной женщиной, прекрасно музицировала, увлекалась литературой, сочиняла стихи.

Джон фон Нейман (1903 – 1957) – американский ученый, рано стал выделяться своими необычайными способностями. В 6 лет он разговаривал на древнегреческом языке, а в 8 лет освоил основы высшей математики. В 1946 г. он сформулировал основные принципы работы ЭВМ, которые остаются справедливыми и в наши дни для всех компьютеров – как суперЭВМ, так и персональных.

Сергей Алексеевич Лебедев (1902 – 1974) – создатель первой в континентальной Европе ЭВМ. Среди ученых мира, современников Лебедева, не было человека, который обладал бы столь мощным творческим потенциалом, чтобы охватить своей научной деятельностью период от создания первых ламповых ЭВМ, выполняющих лишь сотни и тысячи операций в секунду, до сверхбыстродействующих суперЭВМ на полупроводниковых, а затем на интегральных схемах с производительностью до миллионов операций в секунду. Под его руководством была создана первая в мире ЭВМ, выполняющая 1 млн. операций в секунду.

Андрей Петрович Ершов (1931 – 1988) – выдающийся программист и математик, лидер советского программирования. Его блестящие идеи заложили основу для развития в России таких научных направлений, как параллельное программирование и искусственный интеллект. Более 20 лет тому назад он начал эксперименты по преподаванию программирования в средней школе, которые привели к введению курса информатики и вычислительной техники в средние школы страны и обогатили нас тезисом «Программирование – вторая грамотность». Андрей Петрович Ершов был не только талантливым ученым, учителем и борцом за свои идеи, но и выдающейся, разносторонне одаренной личностью. Он писал стихи, переводил на русский язык стихи Р. Киплинга и других английских поэтов, прекрасно играл на гитаре и пел.

 

 

Основные вехи в истории развития

вычислительной техники

 

1624 г. – создание немецким профессором В. Шикардом первой «суммирующей машины», выполнявшей четыре арифметических действия.

1642 – 1645 гг. – создание Паскалем первых счетных машин.

1653 г. – создание арифмометра, который использовал специальный пошаговый механизм для представления слагаемых чисел, применяющийся в механических счетчиках и по сей день (Готфрид Вильгельм Лейбниц).

1822 – 1850 гг. – работы Ч. Бэббиджа по созданию автоматических цифровых вычислительных машин, разработка, так называемых, «принципов Бэббиджа».

1904 – 1906 гг. – создание лампового диода и триода (Дж.Флеминг, Великобритания; Ли де Форест, США).

1918 – 1919 гг. – создание лампового триггера (М.А. Бонч-Бруевич, СССР У. Экклз и Ф. Джордан, Великобритания).

1936 г. – теоретическая работа А.Тьюринга по алгоритмически универсальным вычислительным устройствам.

1939 г. – создание настольной модели ЭВМ (Дж. Атанасов, США).

1943 – 1944 гг. – создание электронно-вычислительной машины «Колосс» (Великобритания).

1945 – 1946 гг. – создание электронно-вычислительной машины ЭНИАК (США, руководители работ Дж. Моучли и П. Эккерт).

1946 г. – теоретическая работа Дж. фон Неймана, Г. Голдстейга и А. Берк «Предварительное обсуждение логической конструкции ЭВМ», включавшей в себя основополагающие требования к архитектуре ЭВМ (так называемые, «принципы фон Неймана»).

1949 г. – создание первой ЭВМ с хранимой программой ЭДСАК (Великобритания, руководитель работ М. Уилкс).

1951 – 1953 гг. – начало серийного выпуска ламповых ЭВМ с хранимой программой.

1958 – 1960 гг. – начало серийного выпуска полупроводниковых ЭВМ.

1965 г. – начало выпуска ЭВМ на интегральных схемах.

Середина 60-х годов – начало выпуска серии ЭВМ IBM 360 (впоследствии IBM 370).

Середина 70-х годов – начало выпуска ЭВМ на больших интегральных схемах.

Середина 70-х годов – начало выпуска супер-ЭВМ.

1971 г. – создание первого микропроцессора (фирма «Intel», США).

1976 – 1977 г. – создание первых персональных ЭВМ «Apple» (С.Возням, С.Джобе, США).

Конец 80-х годов – начало выпуска «интеллектуальных» ЭВМ 5-го поколения.

 

Основные вехи в истории развития

отечественной вычислительной техники

 

1950 – 1951 гг. – создание первой отечественной ЭВМ МЭСМ (руководитель работ С.А. Лебедев).

1952 г. – создание машины БЭСМ, наиболее быстродействующей в Европе ЭВМ.

1953 – 1955 гг. – начало серийного производства ЭВМ («Стрела», «Урал» конструкторов Ю.А. Базилевского, Б.И. Рамеева и др.).

Середина 60-х годов – создание ЭВМ БЭСМ-6, одной из крупнейших мире (в свое время).

Середина 60-х годов – создание и серийный выпуск ЭВМ 3-го поколения («Минск», «Урал», М-220 и другие).

Середина 70-х годов – начало выпуска серий ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ, «Электроника», ориентированных на зарубежные модели.

 

Основные вехи в истории развития

пакета программ Microsoft Office