Вопрос 7. История становления вычислительной техники

Хотя информатика очень молода, уже с самого начала ей потребовалась собственная аппаратная база – вычислительная техника. С середины нашего столетия появились первые специальные устройства – компьютеры, с помощью которых стала возможна обработка большого количества информации. Следуя общепринятой классификации, основные этапы развития вычислительной техники можно привязать к следующей хронологической шкале:

ручной этап – с 50-го тысячелетия до н.э.;

механический этап – с середины XVII века;

электромеханический этап – с 90-х гг. XIX века;

электронный этап – с 40-х гг. XX века.

Ручной этап автоматизации вычислений начался на заре человеческой цивилизации и базировался на использовании частей тела, в первую очередь пальцев рук и ног. Фиксация результатов счета производилась различными способами: нанесение насечек, счетные полоски, узелки и др. Абак явился первым развитым счетным прибором в истории человечества, основным отличием которого от предыдущих способов вычислений было выполнение вычислений по разрядам. Абак – доска, разделенная на полосы, где передвигались камешки, кости (как в русских счетах) для арифметических вычислений. Таким образом, использование абака уже предполагает наличие некоторой позиционной системы счисления, например: десятичной, троичной, пятиричной и др. Хорошо приспособленный к выполнению операций сложения и вычитания, абак оказался недостаточно эффективным прибором для умножения и деления. Поэтому открытие логарифмов и логарифмических таблиц Дж. Непером в начале XVII века, позволивших заменять умножение и деление соответственно сложением и вычитанием, явилось следующим крупным шагом в развитии вычислительных систем ручного этапа.

Механический этап: Развитие механики в XVII веке стало предпосылкой создания вычислительных устройств и приборов-арифмометров, использующих механический принцип вычислений. Исходные числа в этих приборах задавались поворотами наборных коле, вращение ручки приводило в движение различные шестерни и валики, в итоге специальные колеса с цифрами приобретали положение, соответствующее результату выполнения одной из простейших арифметических операций. Этой операцией могло быть сложение или вычитание. Среди изобретателей арифмометров были Б.Паскаль, Г.Лейбниц. Скудность возможностей первых вычислительных аппаратов не помешала Паскалю и Лейбницу высказать ряд интересных идей, касающихся роли вычислительной техники и научных исследований будущего. Эти идеи большинству современников казались полным абсурдом.

Электромеханический этап: Поиск новых средств автоматизации вычислений продолжался в XIX веке. Английский математик Ч.Бэббидж, занимавшийся составлением таблиц для навигации, разработал проект вычислительной машины (названной им «аналитической машиной»), в основе которого лежал принцип программного управления работой вычислительной машины. Однако практическая реализация идеи Бэббиджа была в то время невозможной, так как эта идея существенно опережала технические возможности своего века. Вычислительная техника оставалась весьма несовершенной до 40-х гг. XX века: даже электрические арифмометры и большие машины, построенные на электромагнитных реле, затрачивали на умножение чисел по несколько секунд.

Электронный этап: В 40-х гг. XX века произошел коренной переворот в вычислительной технике. Первой действующей электронной вычислительной машиной (ЭВМ) была машина ЭНИАК, изготовленная в США в конце 1945 г. авторами проекта были Дж.Эккерт и Дж.Научли. В этих ЭВМ использовались радиолампы. В СССР вычислительная машина МЭСМ была создана в 1951 г. под руководством академика С.А. Лебедева. Впоследствии ЭВМ начали производиться во многих странах. Конструкции ЭВМ непрерывно совершенствовались. В 60-х гг. вместо радиоламп стали применяться транзисторами, которые впоследствии уступили место выполненным на поверхностях кристаллов микросхем. Вычислительные машины стали меньше по размерам и значительно дешевле, возросло их быстродействие. В последние годы вычислительные машины во всем мире стали называться компьютерами.