Программирование и комп-ры

Предыстория компьютеров


Человек всегда испытывал  потребность  в  точных  числах:  сколько  мамонтов
убили охотники племени за время от одной  полной  луны  до  другой,  сколько
мешков зерна собрали земледельцы, сколько налогов  должен  заплатить  каждый
гражданин.  И  во  все  времена  эти  задачи   решались   по-разному.   Если
первобытные люди довольствовались при счете количеством пальцев на  руке,  а
для их целей этого было вполне достаточно (“один, два,  три,  четыре,  пять,
много”), то  по  мере  развития  человеческого  общества  задачи  все  более
усложнялись. Необходимо было найти какие-то средства и способы  упростить  и
облегчить расчеты. Так появились первые счетные  устройства.  Одним  из  них
был абак.

                                    Абак

Наиболее вероятной родиной этого счетного устройства был Вавилон. В  течение
очень  долгого  периода  времени  абак  использовался   для   расчетов   при
проведении  различных торговых операций.  Самый  древний   абак  представлял
из себя доску, на которую вавилоняне насыпали песок,  а  затем  использовали
для письма и подсчетов. Поскольку  в  дальнейшем  абак  стал  использоваться
исключительно  для  проведения  расчетов,  то   форма   его   изменялась   и
совершенствовалась. Песок, насыпанный  на  поверхность  доски,  был  заменен
линиями и специальными счетчиками,  которые  обозначали  числовые  значения:
единицы, десятки, сотни и т.д.  Римский  абак  был  снабжен  бороздками  для
перемещения счетчиков в специальные лунки. Другая разновидность  абака  была
снабжена счетчиками, нанизанными на струны.
   Абак, обычно в виде большой доски для вычислений, широко использовался  в
средневековье как у европейцев, так и у арабов, а также в Азии. В  XVI  веке
счетное устройство достигло Японских островов. Появление  индийской  системы
счисления ( обычно называемой арабской, поскольку арабы позаимствовали ее  у
индийцев и  способствовали  ее  широкому  распространению  в  о  всем  мире,
ставшей основой современной математики ) привело к  постепенному  сокращению
использования. Однако использование абака продолжалось в  Европе  вплоть  до
17 века, а на Среднем Востоке, в Китае и Японии он  используется  и  поныне.
Больше  того,  на  соревнованиях  между  опытным  вычислителем  на  абаке  и
человеком, вооруженным калькулятором, древний прибор зачастую  выигрывает  в
скорости вычислений.

Механические вычислители

По мере роста потребности в скорости  и  объемах  вычислений  вXVII  веке  в
Европе стали предприниматься попытки создания механических  вычислителей.  В
Германии в 1623-1624 гг Вильгельм Шикард, друг  астронома  Иоганна  Кеплера,
изобрел первый механический калькулятор (вычислитель), однако  чертежи  были
утрачены во время Тридцатилетней войны.
Вторично  механический  вычислитель  был  разработан  французским  ученым  и
философом Блезом Паскалем в 1642 году. Его  изобретение  представляло  собой
машину для сложения и вычитания восьмизначных чисел.  В 70-х годах  того  же
века германский математик Лейбниц разработал более совершенную  машину,  чем
та, которую разработал Паскаль. Его вычислитель мог не только  складывать  и
вычитать числа, но  также  умножать,  делить  и  даже  извлекать  квадратные
корни. Модель машины была закончена в 1673 году. Но все  эти  аппараты  были
весьма сложны, громоздки и дороги. Только в 1820 году во Франции был  создан
первый вычислитель, который  можно  было  купить  в  магазине.  Его  назвали
“арифмометр”. В начале XX века были разработаны различные модели  настольных
арифмометров,  которые  стали   незаменимыми   помощниками   бухгалтеров   и
инженеров. Сначала они имели механический привод  (необходимо  было  крутить
специальную ручку), а затем и электрическими.
       Следующим  важным  шагом  в  развитии  вычислительной  техники  стало
применение перфорированных карт для хранения данных . В  1804  году  француз
Жаккард изобрел ткацкий станок, в котором  узор на  полотне  контролировался
с помощью набора пластин с отверстиями.
      В 1834 году английский изобретатель Чарльз Бэббидж  разработал  проект
первого  автоматического  вычислителя.   В   этом   проекте   он   попытался
реализовать  многие  компоненты,  ставшие  сейчас  основой  основ   в   всех
компьютерах: арифметическое устройство, память для хранения  чисел,  ввод  и
вывод данных с помощью перфорированных карточек, устройство  для  управления
последовательностью  вычислений.  Его  идея  использования   перфорированных
карточек  родилась  в  процессе  наблюдений  за  работой   ткацких   станков
Жаккарда. К сожалению, проект этот так и не был реализован, главным  образом
из-за недостатка средств.

                                 Джордж Буль

Огромное значение для развития современной  вычислительной  техники  сыграли
работы английского ученого Джорджа Буля. В 1874  году  он  опубликовал  свой
труд “Математический анализ  логики”,  в  котором  рассматривал  логику  как
математическую теорию. Его теоретическая работа и введенные им операции  над
двоичными данными (логическое сложение, умножение и отрицание) стали  теперь
называться   булевской   (булевой)   алгеброй.    Современные    микросхемы,
использующиеся в компьютерах, выполняют с данными именно такие операции.

                               Герман Холлерит

В 1879 году Холлерит закончил Горную школу при Колумбийском  университете  и
был  принят  на  работу  в  статистическое   управление   при   Министерстве
внутренних дел США, где ему была поручена работа по обработке информации  по
данным переписи 1880 года. Здесь у него и возникла мысль о  создании  машины
для механизации обработки данных. В течении нескольких лет  он  разрабатывал
проект машины, которую назвал  табулятором.  Однажды  в  поезде  он  обратил
внимание на кондуктора, который с помощью  специального  ручного  компостера
заносил данные о пассажирах в какой-то бланк. У Холлерита возникла  мысль  о
разработке перфокарты,  которая  содержала  бы   статистические  данные  для
переписи населения Америки. В 1884 он обратился за патентом на свою  “машину
для переписи населения”. В последующие годы Холлериту было выдано  более  30
патентов за работы в этой области.
Система Холлерита включала  перфокарту,  клавишный  перфоратор,  позволявший
оператору пробивать до  100  отверстий  в  минуту,  специальный  перфоратор,
позволявший пробивать одновременно на нескольких  перфокартах  повторяющуюся
информацию  (штат,  округ  и  т.д.),  сортировальную  машину  и   табулятор.
Сортировальная машина представляла собой несколько ящиков, каждый  со  своей
крышкой. Карты продвигались между набором штырей, насаженных на  пружины,  и
резервуаром, наполненным ртутью. Как только штырь  попадал  в  отверстие  на
перфокарте,  он  касался  ртути  и  замыкал  электрическую  цепь.  При  этом
приподнималась крышка на ящике и перфокарта падала туда.  Табулятор  работал
аналогичным  образом,  с  той  лишь  разницей,  что  обнаруженное  отверстие
увеличивало значение счетчика на единицу.
Система Холлерита была использована  при  проведении  переписи  населения  в
1890 году и показала блестящие результаты. Данные были обработаны в  течение
всего 6 недель, что почти в три раза быстрее, чем обычно.
В 1896 он основал компанию Tabulating Machine Company, которая  впоследствии
превратилась в International Business Machines Corporation (IBM).
   Хотя другие  фирмы  также  разрабатывали  различные  виды  перфокарт,  но
разработка Холлерита оказалась наиболее удачной, просуществовав до конца 70-
х годов XX века. Она использовалась во компьютерах IBM,  DEC,  БЭСМ,  Минск,
ЕС ЭВМ и была вытеснена с  началом  широкого  распространения  терминалов  с
использованием электронно-лучевых трубок.
   Принципы, положенные в Холлеритом в основу  своей  разработки,  оказались
настолько  удачными,  что  различного  вида  табуляторы  использовались  для
обработки статистических в течение многих десятков  лет  в  самых  различных
странах мира.

Литература:
1. Britannica CD 97
2. К. Джермейн   “Программирование на IBM/360” Москва ,“Мир”,1971


смотреть на рефераты похожие на "Предыстория компьютеров"