Известные имена в истории вычислительной техники

Введение

На дворе 21 век — век информационных и телекоммуникационных технологий. Появилось большое количество организаций, специализирующихся на той или иной отрасли компьютерных технологий, так как это наиболее актуальное и, идущее вперед, направление [1].
В фильме “Матрица. Перезагрузка” герой говорит: “Одни машины помогают нам жить, а другие убивают нас. Любопытно, правда? Способность даровать жизнь и лишать ее”. Я думаю, что эта фраза заставляет задуматься каждого из нас, современного человека 21 века, который хотя бы чуть-чуть знаком с историей развития вычислительной техники, а также выдающимися именами в истории вычислительной техники.
Вычислительная техника с каждым днем все больше входит в нашу повседневную жизнь, становятся ее неотъемлемой частью. Многие из нас не представляют свою жизнь без компьютеров, смартфонов, особенно без главного глобального источника информации Интернета, с помощью которого мы можем общаться, работать, развлекаться.
И, действительно, сегодня эта очевидная тенденция. Не вызывает никаких сомнений тот факт, что Интернет, так и связанные с ним новые инновационные и информационные технологии нам необходимы. Я бы сказал, что сегодня этот вопрос стоит уже по-другому: “Возможно ли сегодня существование без Интернета и как он изменил жизнь современного человека?”. Все это стало возможно только благодаря людям, посвятившим всю свою жизнь вычислительной технике. Ведь этого могло и не быть!
Нельзя не сказать о том, что отличительным знаком нашего времени является появление различных новой и усовершенствованной вычислительной технике, а также создание огромного числа так называемых технических ноу-хау. Сегодня то, что не так давно было для нас необычным, перестает быть роскошью и становится обычной частью нашей жизни. И вот тому доказательство.
Актуальность моей работы состоит в том, что изучение истории вычислительной техники в высших учебных заведениях необходимо для формирования мировоззрения студентов, воспитания патриотизма на примерах выдающихся разработок отечественных ученых и инженеров, сохранения культурного наследия.
Современный специалист должен знать историю своей отрасли, место и роль вычислительной техники в истории развития цивилизации. Кроме того, он должен иметь представление об основных этапах развития вычислительной техники и языков программирования.
Объектом моего исследования выступает вычислительная техника. Предметом исследования являются люди, повлиявшие на развитие вычислительной техники.
Целью работы является – изучение развития вычислительной техники.
Исходя из поставленной цели, можно выделить следующие задачи:
1) рассмотреть выдающихся лиц в истории вычислительной техники;
2) проанализировать роль вычислительной техники сегодня.
Методологической базой данной работы явились анализ и синтез, индукция и дедукция, методы системного подхода, средства факторного и статистического анализа.


1 Выдающиеся имена в истории вычислительной техники
История информатики знает немало имен людей, внесших большой вклад в ее становление и развитие. История вычислительной техники началась не с создания электронных вычислительных машин в 20 веке, обязанных своим появлением и дальнейшим совершенствованием достижениям в области электроники и микроэлектроники.
Вычислительная техника существовала и развивалась в течение нескольких столетий до этого и была представлена механическими счетными устройствами, предназначенными для выполнения операций над числами [2]. Основным элементом практически каждого из них являлось зубчатое колесо, фиксация которого в определенном положении соответствовала одной из цифр десятичной системы счисления.
Считается, что эскиз первой вычислительной машины, способной выполнять сложение тринадцатиразрядных чисел, был разработан Леонардо да Винчи. Сделанный им в конце 15 века эскиз был обнаружен только спустя столетия и по нему в 20 веке устройство было воссоздано. Спустя сто с лишним лет, в 1623 году, не будучи знакомым с изобретением Леонардо да Винчи, немецкий ученый Вильгельм Шикард предложил устройство, умевшее выполнять арифметические действия над шестиразрядными числами.
Его механизм, как и у часов, основан на использовании шестеренок, благодаря чему устройство получило название «Считающих часов» (рисунок 1). Достоверно не известно, была ли машина Шикарда создана при его жизни, однако как и изобретение Леонардо да Винчи, она была воссоздана по его чертежам спустя столетия, в 20 веке. Изобретения Леонардо да Винчи и Вильгельма Шикарда не приобрели широкой известности у современников.

Рисунок 1 – Считающие часы Шикарда
Первым выпускавшимся массово счетным устройством стала машина Блеза Паскаля (фото 2), предназначенная для помощи в финансовых расчетах. Первая работающая модель была создана им в 1642 году и была пятиразрядной [3]. В дальнейшем он создал более совершенные шести- и восьми - разрядные образцы машины. Всего до 1652 года им было создано около 50 различных моделей его машины.

Рисунок 2 – Блез Паскаль
Она представляла собой ящичек, внутри которого находился механизм из связанных между собой шестеренок. Обрабатываемые числа вводились с помощью набора поворотных колесиков, расположенных на верхней стороне устройства. Каждое из этих колесиков соответствовало одному десятичному разряду числа. При вводе числа каждое колесико прокручивалось до деления с соответствующей цифрой.
Первой машиной, способной легко выполнять все четыре арифметические операции над двенадцатиразрядными числами, стала машина Лейбница, изобретенная им в 17 веке в Германии. Готфрид Вильгельм Лейбниц (фото 3), немецкий математик, философ, юрист и дипломат, пришел к идее создания вычислительной машины после знакомства с голландским математиком и астрономом Христианом Гюйгенсом. Лейбниц задумался о создании такого механического устройства, которое бы могло облегчить огромное количество вычислений, выполняемых астрономом.

Рисунок 3 – Вильгельм Лейбниц
Его механический калькулятор, конструкция которого позволила значительно ускорить выполнение операций умножения и деления, был создан в 1673 году. Вклад Лейбница в развитие информатики и вычислительной техники не ограничивается созданием механического счетного устройства.
Лейбницу также принадлежит заслуга разработки и описания двоичной системы счисления. Именно она в настоящее время используется в качестве универсального способа кодирования информации в ЭВМ

. Первым, кто стал серийно изготовлять счетные машины, был Шарль- Ксавье Тома де Кольмар.
Усовершенствовав модель Лейбница, он в 1821 году начал выпускать в своей парижской мастерской 16-разрядные арифмометры. Бурное развитие механических калькуляторов привело к тому, что к 1890 году их возможности расширились, поскольку добавился ряд полезных функций: запоминание промежуточных результатов с использованием их в последующих операциях, печать результата и т.п. Идея программирования механических устройств была впервые реализована в ткацком станке Жаккарда в 1804 году [2].
Французский ткач Жозеф Мари Жаккард (фото 4) изобрел способ автоматического контроля нити при работе ткацкого станка. Способ заключался в использовании специальных карточек, в которых в зависимости от узора создаваемой ткани просверливались в определенных местах отверстия. Таким образом, им был создан ткацкий станок, работа которого программировалась с помощью специальных карт [3].

Рисунок 4 – Жозеф Мари Жаккард
Перфокарты использовались в дальнейшем при программировании первых компьютеров. В 1795 году французский математик Гаспар Прони разработал технологию вычислений, предполагавшую разделение труда математиков на три составляющие.
Возможность автоматизации третьего этапа в технологии вычислений, предложенной Гаспаром Прони, увидел выдающийся английский изобретатель и математик Чарльз Бэббидж (фото 5). Можно сказать, что он сделал первый шаг на пути к созданию программируемой вычислительной техники.

Рисунок 5 – Чарльз Бэббидж
Свое изобретение, названное им Аналитической машиной, он разработал в 1836 – 1848 годах. Она явилась механическим прототипом появившихся спустя столетие ЭВМ. В ней также, как и в ЭВМ, предполагалось наличие арифметического устройства, названного «мельницей», памяти, названной «складом», и устройства ввода-вывода.
Для арифметического устройства, как и в созданных ранее вычислительных машинах, Бэббидж использовал зубчатые колеса. На их же использовании было основано и устройство памяти, состоящей из ста 40-разрядных регистров (по 40 шестерен в каждом). Допускалось увеличение памяти до тысячи 50-разрядных регистров [3].
Таким образом, в Аналитической машине впервые был применен принцип разделения информации на программы и данные. Однако из-за сложности машины для того времени ее проект так и не был реализован. Несмотря на это, для нее была составлена первая в мире программа, реализующая вычислительные операции. Составила ее Ада Лавлейс (фото 6), которую, очевидно, можно считать первым в мире программистом. Работая в тесном сотрудничестве с Чарльзом Бэббиджем, она составила описание его Аналитической машины. Ею же были заложены основы современного программирования.

Рисунок 6 – Ада Лавлейс
Другой англичанин, живший в те годы, Джордж Буль, разработал алгебру логики. Он применил в логике систему формальных обозначений и правил, близкую к математической, с целью кодирования логических высказываний и сведения структуры логических умозаключений к выражениям, сходным по форме с математическими. Результатом формального расчета являлась либо истина, либо ложь.
Далее, потребовалось создание вычислительной машины нового класса, работой над которой впервые занялся американский изобретатель Герман Холлерит. В созданной им машине для записи и дальнейшей обработки информации, полученной в процессе переписи, использовались перфорированные карты.
Созданная статистическая машина Холлерита была успешно опробована в 1890 году и в дальнейшем неоднократно применялась для автоматизации обработки результатов переписи населения.
Создателем первого программируемого цифрового компьютера стал немецкий инженер Конрад Цузе (фото 7). В 1938 году Конрад Цузе впервые разработал двоичную программируемую счетную машину. Поэкспериментировав с десятичной системой счисления, он предпочел ей двоичную [3].

Рисунок 7 – Конрад Цузе
Его машина, названная Z1, представляла собой механический вычислитель с электрическим приводом, имела клавиатуру для ввода команд и данных и панель с лампами, на которой высвечивался результат. Это была первая экспериментальная модель. Из-за механической конструктивной сложности Z1 была недостаточно надежна и не нашла практического применения.
Независимо от Конрада Цузе, в 1944 году американский ученый Говард Айкен создал первый в США электромеханический компьютер, получивший название «Марк-1». Айкен рассматривал свою машину как современный вариант той вычислительной машины, которую примерно за сто лет до него разрабатывал Чарльз Бэббидж в Англии. В конструкции машины «Марк-1» присутствовали все основные блоки Аналитической машины Чарльза Бэббиджа: арифметическое устройство, память, устройства ввода-вывода.
Автором первого проекта электронной цифровой вычислительной машины стал Джон Атанасов (фото 8). В тот же период, когда Конрад Цузе создал свою первую вычислительную машину Z1, американский ученый Джон Атанасов разработал и сформулировал свой вариант концепции современной машины.

Рисунок 8 – Джон Атанасов
Хоть Атанасову и не удалось завершить создание своей машины, его разработки не остались без внимания. Выдвинутые им идеи были заимствованы американским физиком Джоном Моучли при разработке электронного компьютера ENIAC. Вместе с Джоном Эккертом он возглавил проект по ее созданию, завершившийся к 1945 году. ENIAC содержал свыше 17 тыс. ламп, обладал огромными габаритами более чем в 2 раза превосходящими размеры Марк-1 Говарда Айкена.
Однако, одновременно с этим, построенный на электронных лампах, этот компьютер значительно превосходил по быстродействию электронно-механические вычислительные машины Цузе и Говарда Айкена. Присоединившийся в 1944 году к созданию ENIAC, выдающийся американский математик Джон фон Нейман заложил основы учения об архитектуре вычислительных машин. Им было обосновано использование двоичной системы для представления данных в ЭВМ, показаны ее преимущества для технической реализации, удобство и простота выполнения в ней арифметических и логических операций.
Джон фон Нейман (фото 9) ввел несколько важных принципов логического устройства ЭВМ, которые сохраняют актуальность и сегодня. Архитектура ЭВМ, предложенная фон Нейманом используется и сегодня. Большинство современных вычислительных машин построено именно на ней.

Рисунок 9 - Джон фон Нейман
Одновременно с постройкой ENIAC, работы по созданию собственной ЭВМ велись и в Великобритании под руководством математика Макса Ньюмана и инженера Томми Флауэрса