Обчислювальна техніка Родовідне дерево

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Стрімкий розвиток цифрової обчислювальної техніки (ОТ) і становлення науки про принципи її побудови та проектування почалося в 40-х роках нашого століття, коли технічною базою ВТ стала електроніка, потім мікроелектроніка, а основою для розвитку архітектури комп'ютерів (електронних обчислювальних машин ЕОМ) - досягнення в області штучного інтелекту.

До цього часу протягом майже 500 років цифрова обчислювальна техніка зводилася до найпростіших пристроїв для виконання арифметичних операцій над числами. Основою практично всіх винайдених за 5 століть пристроїв було зубчате колесо, розраховане на фіксацію 10 цифр десяткової системи числення.

Перший у світі ескізний малюнок трінадцатіразрядного десяткового підсумовуючого пристрою на основі коліс з десятьма зубцями належить Леонардо да Вінчі. Він був зроблений в одному з його щоденників (вчений почав вести щоденник ще до відкриття Америки в 1492 р.).

У 1623 р. через 100 з гаком років після смерті Леонардо да Вінчі німецький вчений Вільгельм Шиккард запропонував своє рішення тієї ж задачі на базі шестіразрядний десяткового обчислювача, що складався також із зубчатих коліс, розрахованого на виконання додавання, віднімання, а також табличного множення і ділення. Обидва винаходи були виявлені тільки в наш час і обидва залишилися тільки на папері.

Першим реально здійсненим і що став відомим механічним цифровим обчислювальним пристроєм стала "Паскаліна" великого французького вченого Блеза Паскаля - 6-ти (або 8-ми) розрядне пристрій, на зубчастих колесах, розрахований на підсумовування і віднімання десяткових чисел (1642 р.).

Через 30 років після "паскаліни" в 1673 р. з'явився "арифметичний прилад" Готфріда Вільгельма Лейбніца - дванадцятирозрядний десяткове пристрій для виконання арифметичних операцій, включаючи множення і ділення, для чого, на додаток до зубчатих коліс використовувався східчастий валик. "Моя машина дає можливість здійснювати множення і ділення над величезними числами миттєво" - з гордістю писав Лейбніц своєму другові.

Про машину Лейбніца було відоме у більшості країн Європи. У цифрових електронних обчислювальних машинах, що з'явилися більше двох століть тому, пристрій, що виконує арифметичні операції (ті ж самі, що і "арифметичний прилад" Лейбніца), отримало назву арифметичного. Пізніше, у міру додавання ряду логічних дій, його стали називати арифметико-логічним.

Воно стало основним пристроєм сучасних комп'ютерів. Таким чином, два генії XVII століття, встановили перші віхи в історії розвитку цифрової обчислювальної техніки. Заслуги В. Лейбніца, однак, не обмежуються створенням "арифметичного пристрою". Починаючи зі студентських років і до кінця життя він займався дослідженням властивостей двійкової системи числення, що стала в подальшому, основною при створенні комп'ютерів. Він надавав їй якийсь містичний сенс і вважав, що на її базі можна створити універсальний мова для пояснення явищ світу та використання в усіх науках, у тому числі у філософії. Збереглося зображення медалі, намальоване В. Лейбніцем в 1697 р., що пояснює співвідношення між двійковій і десяткової системами числення.

Минуло ще понад сто років і лише в кінці XVIII століття у Франції були здійснені наступні кроки, що мають принципове значення для подальшого розвитку цифрової обчислювальної технiки - "програмне" за допомогою перфокарт керування ткацьким верстатом, створеним Жозефом жакард, і технологія обчислень, при ручному рахунку, запропонована Гаспаром де Проні, що розділив чисельні обчислення на три етапи: розробка чисельного методу, складання програми послідовності арифметичних дій, проведення власне обчислень шляхом арифметичних операцій над числами вiдповiдно до складеної програми. Ці два нововведення були використані англійцем Чарльз Беббідж, здійснив, якісно новий крок у розвитку засобiв цифрової обчислювальної техніки - перехід від ручного до автоматичного виконання обчислень по складеній програмі. Ним був розроблений проект Аналітичної машини - механічної універсальної цифрової обчислювальної машини з програмним керуванням (1830-1846 рр.).. Машина включала п'ять пристроїв - арифметичний АУ, запам'ятовуючий ЗУ, керування, вводу, виводу (як і перші ЕОМ з'явилися 100 років тому). АУ будувалося на основі зубчастих коліс, на них же пропонувалося реалізувати ЗУ (на 1000 50-розрядних чисел!). Для введення даних і програми використовувалися перфокарти. Передбачувана швидкість обчислень - додавання і віднімання за 1 сек, множення і ділення - за 1 хв. Крiм арифметичних операцій була команда умовного переходу.

Програми для розв'язання задач на машині Беббідж, а також опис принципiв її роботи, були складені Адою Августою Лавлейс - дочкою Байрона.

Були створені окремі вузли машини. Всю машину через її громіздкість створити не вдалося. Тільки зубчастих коліс для неї знадобилося б понад 50.000. Змусити таку махину працювати можна було тільки за допомогою парової машини, що і намічав Беббiдж.

Цікаво відзначити, що в 1870 р. (за рік до смерті Беббідж) англійський математик Джевонс сконструював (ймовірно, першу в світі) "логiчну машину", що дозволяє механізувати найпростіші логічні висновки.

У Росії про роботу Джевонса стало відомо в 1893 р., коли професор університету в Одесі І. Слешинський опублікував статтю "Логічна машина Джевонса" ("Вісник дослідної фізики та елементарної математики", 1983 р., № 7).

"Будівельниками" логічних машин в дореволюційній Росії стали Павло Дмитрович Хрущов (1849-1909) і Олександр Миколайович Щукарев (1884-1936), що працювали в навчальних закладах України.

Першим відтворив машину Джевонса професор Хрущов. Примірник машини, створений ним в Одесі, одержав "у спадщину" рофессор Харківського технологічного інституту Щукарьов, де він працював починаючи з 1911 р. Він сконструював машину наново, внісши до неї цілий ряд удосконалень, і неодноразово виступав з лекціями про машину i про її можливих практичних застосуваннях. Одна з лекцій була прочитана в 1914 р. в Політехнічному музеї в Москві. Присутній на лекції проф. А. Н. Соков писав:

"Якщо ми маємо арифмометри, якi додають, вiднiмають, множать мільйонні цифри поворотом важеля, то, очевидно, час вимагає мати логічну машину, здатну робити безпомилкові висновки та умовиводи, одним натисканням відповідних клавіш. Це збереже масу часу, залишивши людині область творчості, гіпотез, фантазії, натхнення - душу життя ". Ці пророчі слова були сказані в 1914 р.! (Журнал "Вокруг света", № 18, стаття А. М. Сокова "Розумова машина").

Слід зазначити, що сам Джевонс, первосоздатель логічної машини, не бачив для неї яких-небудь практичних застосувань.

На жаль, машини Хрущова і Щукарьова не збереглися. Однак, у статті "Механізація мислення" (логічна машина Джевонса), опублікованій професором А. Н. Щукарьовим в 1925 р. ("Вісник знання", № 12), дається малюнок машини сконструйованої Щукарьовим і її достатньо докладний опис, а також, що дуже важливо - рекомендації щодо її практичного застосування.

Таким чином, у Алана Тьюринга, що опублікував в 1950 р. статтю "Чи може машина мислити?" були попередники в Україну, цікавилися цим питанням.

Геніальну ідею Беббідж здійснив Говард Айкен, американський учений, що створив в 1944 р. перший в США релейно-механічний комп'ютер. Її основні блоки - арифметики і пам'яті були виконані на зубчастих колесах!

Якщо Беббідж набагато випередив свій час, то Айкен, використавши всі ті ж зубчасті колеса, в технічному плані при реалізації ідеї Беббідж використовував застарілі рішення. Ще десятьма роками раніше, в 1934 р. німецький студент Конрад Цузе, який працював над дипломним проектом, вирішив зробити (у себе вдома), цифрову обчислювальну машину з програмним управлінням та з використанням - вперше у світі! - Двійкової системи числення. У 1937 р. машина Z1 (Цузе 1) запрацювала! Вона була двійковій, 22-х розрядною, iз плаваючою комою, з пам'яттю на 64 числа і все це на чисто механічної (важеля) основі!.

У тому ж 1937 р., коли запрацювала перша в світі двійкова машина Z1, Джон Атанасов (болгарин за походженням, який жив у США) почав розробку спеціалізований комп'ютер, вперше в світі застосувавши електронні лампи (300 ламп).

Піонерами електроніки виявилися й англійці - в 1942-43 роках в Англії була створена (за участю Алана Тьюрінга) ВМ "Колоссус". У ній було 2000 електронних ламп! Машина призначалася для розшифрування радіограм німецького вермахту. Роботи Цузе і Тьюрінга були секретними. Про них в той час знали небагато. Вони не викликали будь-якого резонансу у світі. І тільки в 1946 р. коли з'явилася інформація про ЕОМ "ЕНІАК" (електронний цифровий інтегратор і комп'ютер), створеної в США Д. Мочлі і П. Еккертом, перспективність електронної техніки стала очевидною (У машинi використовувалися 18 тис.електронних ламп і вона виконувала близько 3-х тис. операцiй за сек). Проте машина залишалася десятковою, а її пам'ять складала лише 20 слів. Програми зберігалися поза оперативної пам'яті.

Завершальну крапку в створеннi перших ЕОМ поставили, майже одночасно, в 1949-52 рр.. вчені Англії, Радянського Союзу та США (Моріс Уїлкс, ЕДСАК, 1949 р.; Сергій Лебедєв, МЕСМ, 1951 р.; Ісаак Брук, М1, 1952 р.; Джон Мочлі і Преспер Еккерт, Джон фон Нейман ЕДВАК, 1952 р.) , що створили ЕОМ з зберiгається в пам'ятi.

Протягом механічного, релейного і на початку електронного періоду розвитку цифрова обчислювальна техніка залишалася областю техніки, наукові основи якої тільки визрівали.

Першими складовими майбутньої науки, використаними, в подальшому, для створення основ теорії ВМ, з'явилися дослідження двійкової системи числення, проведені Лейбніцем (XYII століття), алгебра логіки, розроблена Джорджем Булем (XIХ століття), абстрактна "машина Тьюринга", запропонована геніальним англійцем в 1936 р. для доказу можливості механічної реалізації будь-якого має розв'язок, теоретичні результати Клода Шеннона, Шестакова, Гаврилова (30-ті роки ХХ ст.) поєднали електроніку з логікою.

Принципи побудови комп'ютерів, висловлені П. Еккертом і Нейманом (США, 1946 р.) і, незалежно, С. Лебедєвим (СРСР, 1948 р.) стали завершенням першого етапу розвитку науки про комп'ютери.

Цифрова обчислювальна техніка в цей час була ще недосконала і багато в чому поступалася аналогової, що мала у своєму арсеналі механічні інтегратори, машини для вирішення диференціальних рівнянь і ін

У СРСР, у тому числі в Україні, поняття "обчислювальна техніка" довгий час використовувалося як для позначення технічних засобів, так і науки про принципи їхньої побудови i проектування.

Проте, на наступному етапі цифрова техніка зробила безпрецедентний ривок за рахунок інтелектуалізації ЕОМ, у той час як аналогова технiка не вийшла за рамки коштів для автоматизації обчислень.

Розвитку цифрової техніки сприяв розвиток у другій половині ХХ ст. науки про комп'ютери. Наукові основи цифрових ЕОМ у цей час поповнилися теорією цифрових автоматів, основами програмування, теорiєю штучного інтелекту, теорією проектування ЕОМ, комп'ютерними технологіями, що забезпечили становлення нової науки, що отримала назву "Computer Science" (комп'ютерна наука) у США і "інформатика" у Європі. Великий внесок у її розвиток внесли вчені України (В. М. Глушков, К. Л. Ющенко, З. Л. Рабинович, Ю. В. Капітонова, О. А. Летичевський та ін.)

Термін "інформатика", позначав науку про отримання, передачу, зберіганні та обробці інформації. У свою чергу, її разделяkb на теоретичну і прикладну.

Теоретична інформатика включала математичне моделювання інформаційних процесів. Прикладна охоплювала питання побудови та проектування ЕОМ, мереж, мультимедіа, комп'ютерні технології інформаційних процесів та ін Головною науковою базою прикладної інформатики були електроніка (мікроелектроніка) і теорія штучного інтелекту.

Слід зазначити, що в області штучного інтелекту, незважаючи на багато досягнень, ми стоїмо лише на самому початку розвитку цього важливого наукового напрямку, і тут відкриваються величезні перспективи зближення ЕОМ з "інформаційними" можливостями людини.

Найкраще про "інтелектуальних" можливості машини сказав В. М. Глушков.

"Навряд чи можна сумніватися, що в майбутньому все більш і більш значна частина закономiрностей навколишнього свiту буде пізнаватися, і використовуватися автоматичними помiчниками людини. Але настільки ж, безсумнівно, і те, що всі найбільш важливе в процесах мислення i пiзнання завжди буде долею людини . Справедливість цього висновку обумовлена ​​історично.

... Людство не являє собою просту суму людей. Інтелектуальна та фізична міць людства визначається не тільки сумою людських м'язів і мозку, але i всiма створеними ним матерiальними i духовними цінностями. У цьому розумiннi нiяка машина i нiяка сукупнiсть машин, будучи, в кінцевому рахунку продуктом колективної дiяльностi людей, не можуть бути "розумнішими" людства в цілому, тому що при такому порiвняннi на одну чашу ваг кладеться машина, а на іншу - все людство разом iз створеною їм технікою, що включає, зрозумiло, і розглянуту машину.

Слід відзначити також, що людинi iсторично завжди буде належати остаточна оцiнка iнтелектуальних, так само як і матеріальних цінностей, у тому числі і тих цінностей, що створюються машинами, так що і в цьому розумiннi машина нiколи не зможе перевершити людини.

Таким чином, можна зробити висновок, що в суто інформаційному плані кібернетичні машини не тільки можуть, але й обов'язково повиннi перевершити людину, а в ряді поки ще відносно вузьких областей вони роблять це вже сьогодні. Але в плані соціально-історичному ці машини є i завжди залишаться не більше ніж помiчниками i знаряддями людини ". (В. М. Глушков. Мислення і кібернетика / / Зап. Філософії. - 1963. № 1).

В даний час термін "інформатика" все частіше замінюється більш змістовним терміном "інформаційні технології" (ІТ), що позначає з одного боку, розробку, проектування і виробництво комп'ютерів, периферії та елементної бази для них, мережевого обладнання, алгоритмiчного i системного програмного забезпечення, а з іншого - їх застосування в системах самого різного призначення.

Основоположником ІТ в Україну і в колишньому Радянському Союзі став В. М. Глушков, засновник всесвітньо відомого Інституту кібернетики НАН України, що носить зараз його ім'я.

Що стосується елементної бази, багато в чому визначає розвиток комп'ютерів, то слід сказати, що розміри електронних компонентів вже наближаються до межі - 0,05 мікрона.

Тим не менш, істотно нових і ефективних елементів ще не з'явилося. Хоча в цій області ведуться численні дослідження.

Найбільш активний розвиток цифрової ОТ в даний час йде, в першу чергу, шляхом нарощування вбудованого штучного інтелекту. Комп'ютери, що одержали свою назву від початкового призначення - виконання обчислень, одержали друге, дуже важливе призначення. Вони стали незамінними помічниками людини в її інтелектуальної діяльності і основним технічним засобом інформаційних технологій.

Відвідавши основні віртуальні експозиційні зали, Ви ознайомитеся з багатьма сторінками історії розвитку інформаційних технологій в Україну.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Історія та історичні особистості | Реферат
31.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Обчислювальна техніка і програмування
Інформатика і обчислювальна техніка
Обчислювальна техніка для ракет і космічних систем
Інформатика і обчислювальна техніка другої половини XXI століття Ваш прогноз
Дерево сміху
Дерево безпосередніх складових
Аралія маньчжурська шип-дерево
Дерево пізнання добра і зла
Обчислювальна математика
© Усі права захищені
написати до нас