Программирование и комп-ры : Предыстория компьютеров
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
|
