Când au apărut mașinile de calculat? Recenzie: Subiectul cercetării elevului este teoria numerelor Ch
Istoria dezvoltării tehnologiei informatice
Dezvoltarea tehnologiei de calcul poate fi împărțită în următoarele perioade:
Ø Manual(secolul VI î.Hr. - secolul XVII d.Hr.)
Ø Mecanic(secolul al XVII-lea - mijlocul secolului XX)
Ø Electronic(mijlocul XX secolul - timpul prezent)
Deși Prometeu în tragedia lui Eschil afirmă: „Gândește-te la ce le-am făcut muritorilor: le-am inventat numărul și i-am învățat cum să conecteze literele”, conceptul de număr a apărut cu mult înainte de apariția scrisului. Oamenii au învățat să numere de multe secole, transmițându-și și îmbogățindu-și experiența din generație în generație.
Numărarea, sau mai larg, calculele, pot fi efectuate sub diferite forme: există numărare orală, scrisă și instrumentală . Instrumentele de contabilitate instrumentală în momente diferite au avut capacități diferite și au fost numite diferit.
Etapa manuală (secolul VI î.Hr. - secolul XVII d.Hr.)
Apariția numărării în antichitate - „Acesta a fost începutul începuturilor...”
Vârsta estimată a ultimei generații a umanității este de 3-4 milioane de ani. În urmă cu atâția ani, un bărbat s-a ridicat și a luat un instrument pe care și l-a făcut el însuși. Cu toate acestea, capacitatea de a număra (adică capacitatea de a descompune conceptele de „mai mult” și „mai puțin” într-un anumit număr de unități) s-a dezvoltat la oameni mult mai târziu, și anume acum 40-50 de mii de ani (Paleoliticul târziu). Această etapă corespunde apariției omului modern (Cro-Magnon). Astfel, una dintre caracteristicile principale (dacă nu principala) care distinge omul Cro-Magnon de stadiul mai vechi al omului este prezența abilităților de numărare.
Nu este greu de ghicit că primul Dispozitivul de numărare al omului erau degetele lui.
|
Degetele au ieșit grozavecalculator. Cu ajutorul lor a fost posibil să numărați până la 5, iar dacă luați două mâini, atunci până la 10. Și în țările în care oamenii mergeau desculți, pe degete. a fost ușor de numărat până la 20. Atunci acest lucru a fost practic suficient pentru majoritatea nevoile oamenilor. Degetele s-au dovedit a fi atât de strâns legate de ele numărare, că în greaca veche conceptul de „numărătoare” era exprimat prin cuvânt"cvintuplu". Și în rusă, cuvântul „cinci” seamănă cu „pastcarpus” - parte mâini (cuvântul „metacarpus” este rar menționat acum, dar derivatul său este „încheietură” – folosită des și acum). Mâna, metacarpus, este un sinonim și de fapt baza numeralului „CINCI” în rândul multor popoare. De exemplu, limba malaeză „LIMA” înseamnă atât „mână”, cât și „cinci”. Cu toate acestea, există popoare cunoscute ale căror unități de numărare sunt |
Nu erau degetele, ci articulațiile lor.Învățând să numere pe degete pentru zece, oamenii au făcut următorul pas înainte și au început să numere în zeci. Și dacă unele triburi papuane nu puteau număra decât până la șase, altele puteau număra până la câteva zeci. Doar pentru asta a fost necesar
invitați mai multe contoare deodată. În multe limbi, cuvintele „doi” și „zece” sunt consoane. Poate că acest lucru se explică prin faptul că o dată cuvântul „zece” însemna „două mâini”. Și acum există triburi care spun „două mâini” în loc de „zece” și „brațe și picioare” în loc de „douăzeci”. Și în Anglia
Primele zece numere sunt numite cu un nume comun - „degete”. Asta înseamnă că britanicii numarau odată pe degete.
Numărarea cu degetele a fost păstrată în unele locuri până astăzi, de exemplu, istoricul matematicii L. Karpinsky în cartea sa „Istoria aritmeticii” raportează că la cea mai mare bursă de cereale din lume din Chicago, oferte și cereri, precum și prețuri , sunt anunțate de brokeri pe degete fără un singur cuvânt.
Apoi a apărut numărarea cu pietre în mișcare, numărarea cu ajutorul mătăniilor... Aceasta a fost o descoperire semnificativă în abilitățile umane de numărare - începutul abstracției numerelor.
Publicul ridică mâinile și strigă numerele pe care tocmai le-au venit. Sau le scriu pe tablă, pe tablete. În acest moment, există un artist în arenă care le adaugă instantaneu, le scade, le înmulțește - face tot ce vrea publicul.
Astfel de „calculatoare” în direct sunt, de asemenea, foarte populare în circ. Ei inspiră admirație nu numai pentru capacitatea lor de a efectua calcule complexe în capul lor, ci și pentru viteza lor. Un minut era o coloană albă de numere cu trei și patru cifre pe tablă, iar după câteva secunde contorul uman a dat rezultatul.
Dar ce se află în spatele acestor abilități uimitoare?
Munca grea din copilarie. De regulă, capacitatea de a face rapid și ușor matematică mentală este descoperită la o vârstă fragedă. Așa a fost cazul lui Vovochka Zubritsky, un băiețel de șapte ani care a concertat la Sankt Petersburg. După aceasta, artistul începe să o dezvolte. Mai întâi, adaugă numerele prime pe care le vede în fața ochilor pe o bucată de hârtie. De îndată ce stăpânește perfect acest lucru, numerele devin mai mari, coloana crește, trebuie să efectueze rapid mai multe acțiuni: adăugați, înmulțiți, extrageți rădăcina.
Valorile au fost mari, dar timpul de calcul a fost dat din ce în ce mai puțin. Așa au învățat „matematicienii” de circ, privind dezinvolt numerele, să le calculeze rapid în mintea lor, să-și amintească numărul, culoarea și locația obiectelor necesare. Chiar dacă a avut doar câteva secunde pentru a rezolva problema, memoria sa vizuală „fenomenală” i-a permis să vadă aceste numere în mintea lui. Aceasta înseamnă că nu mai avea nevoie de tabla acoperită sau de foaia de hârtie.
Contabili renumiți, în fața cărora s-au înclinat numerele pare, au fost faimosul Roman Arrago, Kheifits, Yakov Ostrin cu soția și asistenta sa Margarita Zhdanova. Un lucru este sigur: toți aveau o memorie vizuală colosală. Dar fără ani de pregătire, ei nu ar fi devenit modele.
Computerul creat de ei a funcționat de o mie de ori mai repede decât Mark 1. Dar s-a dovedit că de cele mai multe ori acest computer a fost inactiv, deoarece pentru a seta metoda de calcul (programul) în acest computer a fost necesar să se conecteze firele în modul necesar timp de câteva ore sau chiar câteva zile. Iar calculul în sine ar putea dura apoi doar câteva minute sau chiar secunde.
Pentru a simplifica și accelera procesul de setare a programelor, Mauchly și Eckert au început să proiecteze un nou computer care ar putea stoca programul în memoria sa. În 1945, celebrul matematician John von Neumann a fost adus la muncă și a pregătit un raport pe acest computer. Raportul a fost trimis multor oameni de știință și a devenit cunoscut pe scară largă deoarece în el von Neumann a formulat în mod clar și simplu principiile generale de funcționare a computerelor, adică a dispozitivelor de calcul universale. Și până în prezent, marea majoritate a calculatoarelor sunt fabricate în conformitate cu principiile pe care John von Neumann le-a subliniat în raportul său din 1945. Primul computer care a întruchipat principiile lui von Neumann a fost construit în 1949 de către cercetătorul englez Maurice Wilkes.
Dezvoltarea primei mașini electronice de producție, UNIVAC (Universal Automatic Computer), a început în jurul anului 1947 de către Eckert și Mauchli, care au fondat compania ECKERT-MAUCHLI în decembrie același an. Primul model al mașinii (UNIVAC-1) a fost construit pentru Biroul de Recensământ al SUA și pus în funcțiune în primăvara anului 1951. Calculatorul sincron, secvenţial UNIVAC-1 a fost creat pe baza calculatoarelor ENIAC și EDVAC. Funcționa cu o frecvență de ceas de 2,25 MHz și conținea aproximativ 5000 de tuburi cu vid. Dispozitivul de stocare intern cu o capacitate de 1000 de numere zecimale pe 12 biți a fost implementat pe 100 de linii de întârziere de mercur.
La scurt timp după ce mașina UNIVAC-1 a fost pusă în funcțiune, dezvoltatorii săi au venit cu ideea programării automate. S-a rezumat la asigurarea faptului că mașina în sine poate pregăti secvența de comenzi necesară pentru a rezolva o anumită problemă.
Un factor limitativ puternic în munca designerilor de computere la începutul anilor 1950 a fost lipsa memoriei de mare viteză. Potrivit unuia dintre pionierii calculatoarelor, D. Eckert, „arhitectura unei mașini este determinată de memorie”. Cercetătorii și-au concentrat eforturile asupra proprietăților de memorie ale inelelor de ferită înșirate pe matrice de sârmă.
În 1951, J. Forrester a publicat un articol despre utilizarea nucleelor magnetice pentru stocarea informațiilor digitale. Aparatul Whirlwind-1 a fost primul care a folosit memoria cu miez magnetic. Constă din 2 cuburi 32 x 32 x 17 cu nuclee care asigurau stocarea a 2048 de cuvinte pentru numere binare pe 16 biți cu un bit de paritate.
Curând, IBM s-a implicat în dezvoltarea calculatoarelor electronice. În 1952, a lansat primul său computer electronic industrial, IBM 701, care era un computer paralel sincron care conținea 4.000 de tuburi vid și 12.000 de diode cu germaniu. O versiune îmbunătățită a mașinii IBM 704 s-a remarcat prin viteza sa mare, a folosit registre index și a reprezentat datele în formă de virgulă mobilă.
IBM 704
După computerul IBM 704, a fost lansat IBM 709, care, din punct de vedere arhitectural, era aproape de mașinile din a doua și a treia generație. În această mașină, adresarea indirectă a fost folosită pentru prima dată și au apărut pentru prima dată canalele I/O.
În 1956, IBM a dezvoltat capete magnetice plutitoare pe o pernă de aer. Invenția lor a făcut posibilă crearea unui nou tip de memorie - dispozitive de stocare pe disc (SD), a căror importanță a fost pe deplin apreciată în deceniile următoare ale dezvoltării tehnologiei computerelor. Primele dispozitive de stocare pe disc au apărut în mașinile IBM 305 și RAMAC. Acesta din urmă avea un pachet format din 50 de discuri metalice acoperite magnetic care se roteau cu o viteză de 12.000 rpm. Suprafața discului conținea 100 de piste pentru înregistrarea datelor, fiecare conținând 10.000 de caractere.
După primul computer de producție UNIVAC-1, Remington-Rand a lansat în 1952 computerul UNIVAC-1103, care a funcționat de 50 de ori mai rapid. Ulterior, întreruperile software au fost folosite pentru prima dată în computerul UNIVAC-1103.
Angajații Rernington-Rand au folosit o formă algebrică de algoritmi de scriere numită „Cod scurt” (primul interpret, creat în 1949 de John Mauchly). În plus, este necesar de remarcat ofițerul US Navy și liderul echipei de programare, apoi căpitanul (mai târziu singura femeie amiral din Marine) Grace Hopper, care a dezvoltat primul program compilator. Apropo, termenul „compilator” a fost introdus pentru prima dată de G. Hopper în 1951. Acest program de compilare a tradus în limbajul mașinii întregul program, scris într-o formă algebrică convenabilă pentru prelucrare. G. Hopper este, de asemenea, autorul termenului „bug” aplicat computerelor. Odată, un gândac (în engleză - bug) a zburat în laborator printr-o fereastră deschisă, care, stând pe contacte, le-a scurtcircuitat, provocând o defecțiune gravă în funcționarea mașinii. Gândacul ars a fost lipit de jurnalul administrativ, unde au fost înregistrate diverse defecțiuni. Așa a fost documentat primul bug din computere.
IBM a făcut primii pași în domeniul automatizării programării prin crearea „Fast Coding System” pentru mașina IBM 701 în 1953. În URSS, A. A. Lyapunov a propus unul dintre primele limbaje de programare. În 1957, un grup condus de D. Backus a finalizat lucrările la primul limbaj de programare de nivel înalt, care mai târziu a devenit popular, numit FORTRAN. Limbajul, implementat pentru prima dată pe computerul IBM 704, a contribuit la extinderea domeniului de aplicare a computerelor.
Alexei Andreevici Lyapunov
În Marea Britanie, în iulie 1951, la o conferință de la Universitatea din Manchester, M. Wilkes a prezentat un raport „Cea mai bună metodă pentru proiectarea unei mașini automate”, care a devenit o lucrare de pionierat privind fundamentele microprogramarii. Metoda propusă de el pentru proiectarea dispozitivelor de control și-a găsit o largă aplicație.
M. Wilkes și-a realizat ideea de microprogramare în 1957, când a creat mașina EDSAC-2. În 1951, M. Wilkes, împreună cu D. Wheeler și S. Gill, au scris primul manual de programare, „Composing Programs for Electronic Computing Machines”.
În 1956, Ferranti a lansat computerul Pegasus, care a implementat pentru prima dată conceptul de registre de uz general (GPR). Odată cu apariția RONului s-a eliminat distincția dintre registrele indici și acumulatori, iar programatorul avea la dispoziție nu unul, ci mai multe registre de acumulatori.
Apariția computerelor personale
La început, microprocesoarele au fost folosite într-o varietate de dispozitive specializate, cum ar fi calculatoarele. Dar în 1974, mai multe companii au anunțat crearea unui computer personal bazat pe microprocesorul Intel-8008, adică un dispozitiv care îndeplinește aceleași funcții ca un computer mare, dar este conceput pentru un singur utilizator. La începutul anului 1975, a apărut primul computer personal distribuit comercial, Altair-8800, bazat pe microprocesorul Intel-8080. Acest computer s-a vândut cu aproximativ 500 de dolari Și, deși capabilitățile sale erau foarte limitate (RAM era de doar 256 de octeți, nu exista tastatură și ecran), aspectul său a fost întâmpinat cu mare entuziasm: câteva mii de seturi de mașină au fost vândute în primele luni. Cumpărătorii au furnizat acestui computer dispozitive suplimentare: un monitor pentru afișarea informațiilor, o tastatură, unități de extindere a memoriei etc. În curând aceste dispozitive au început să fie produse de alte companii. La sfârșitul anului 1975, Paul Allen și Bill Gates (viitorii fondatori ai Microsoft) au creat un interpret de limbaj de bază pentru computerul Altair, care a permis utilizatorilor să comunice ușor cu computerul și să scrie cu ușurință programe pentru acesta. Acest lucru a contribuit, de asemenea, la creșterea popularității computerelor personale.Succesul lui Altair-8800 a forțat multe companii să înceapă să producă computere personale. Calculatoarele personale au început să fie vândute complet echipate, cu tastatură și monitor, cererea pentru ele se ridica la zeci și apoi sute de mii de unități pe an. Au apărut mai multe reviste dedicate computerelor personale. Creșterea vânzărilor a fost mult facilitată de numeroase programe utile de importanță practică. Au apărut și programe distribuite comercial, de exemplu programul de editare de text WordStar și procesorul de foi de calcul VisiCalc (1978, respectiv 1979). Acestea și multe alte programe au făcut achiziția de calculatoare personale foarte profitabilă pentru afaceri: cu ajutorul lor, a devenit posibilă efectuarea de calcule contabile, întocmirea documentelor etc. Utilizarea computerelor mari în aceste scopuri era prea costisitoare.
La sfârșitul anilor 1970, răspândirea calculatoarelor personale a dus chiar la o scădere ușoară a cererii de calculatoare mari și minicalculatoare (minicalculatoare). Acest lucru a devenit o problemă serioasă de îngrijorare pentru IBM, compania lider în producția de calculatoare mari, iar în 1979 IBM a decis să încerce mâna pe piața computerelor personale. Cu toate acestea, conducerea companiei a subestimat importanța viitoare a acestei piețe și a văzut crearea unui computer personal ca doar un experiment minor - ceva ca unul dintre zecile de lucrări efectuate la companie pentru a crea echipamente noi. Pentru a nu cheltui prea mulți bani pe acest experiment, conducerea companiei a oferit unității responsabile de acest proiect o libertate fără precedent în companie. În special, i s-a permis să nu proiecteze un computer personal de la zero, ci să folosească blocuri realizate de alte companii. Și această unitate a profitat din plin de șansa dată.
Cel mai recent microprocesor pe 16 biți Intel-8088 a fost ales ca microprocesor principal al computerului. Utilizarea sa a făcut posibilă creșterea semnificativă a capacităților potențiale ale computerului, deoarece noul microprocesor permitea lucrul cu 1 megaoctet de memorie, iar toate computerele disponibile la acel moment erau limitate la 64 de kiloocteți.
În august 1981, un nou computer numit IBM PC a fost prezentat oficial publicului, iar la scurt timp după aceea a câștigat o mare popularitate în rândul utilizatorilor. Câțiva ani mai târziu, PC-ul IBM a ocupat o poziție de lider pe piață, înlocuind modelele de computere pe 8 biți.
PC IBM
Secretul popularității PC-ului IBM este că IBM nu și-a făcut computerul un singur dispozitiv dintr-o singură bucată și nu și-a protejat designul cu brevete. În schimb, ea a asamblat computerul din piese fabricate independent și nu a păstrat secrete specificațiile acelor părți și modul în care erau conectate. În schimb, principiile de proiectare ale PC-ului IBM erau disponibile pentru toată lumea. Această abordare, numită principiul arhitecturii deschise, a făcut din PC-ul IBM un succes uimitor, deși a împiedicat IBM să-și împărtășească beneficiile succesului său. Iată cum deschiderea arhitecturii IBM PC a influențat dezvoltarea computerelor personale.
Promisiunea și popularitatea PC-ului IBM au făcut ca producția de diferite componente și dispozitive suplimentare pentru PC-ul IBM să fie foarte atractivă. Concurența dintre producători a dus la componente și dispozitive mai ieftine. Foarte curând, multe companii au încetat să se mulțumească cu rolul de producători de componente pentru PC-ul IBM și au început să-și asambleze propriile computere compatibile cu PC-ul IBM. Deoarece aceste companii nu trebuiau să suporte costurile uriașe ale IBM pentru cercetare și menținerea structurii unei companii uriașe, au putut să-și vândă calculatoarele mult mai ieftine (uneori de 2-3 ori) decât calculatoarele IBM similare.
Calculatoarele compatibile cu PC-ul IBM au fost inițial numite disprețuitor „clone”, dar această poreclă nu a prins, deoarece mulți producători de computere compatibile cu PC-ul IBM au început să implementeze progrese tehnice mai rapid decât IBM însuși. Utilizatorii au putut să-și actualizeze computerele în mod independent și să le echipeze cu dispozitive suplimentare de la sute de producători diferiți.
Calculatoarele personale ale viitorului
Baza computerelor viitorului nu va fi tranzistoarele de siliciu, unde informația este transmisă de electroni, ci sistemele optice. Purtătorul de informații vor fi fotonii, deoarece sunt mai ușori și mai rapidi decât electronii. Ca urmare, computerul va deveni mai ieftin și mai compact. Dar cel mai important lucru este că calculul optoelectronic este mult mai rapid decât cel folosit în prezent, astfel încât computerul va fi mult mai puternic.PC-ul va avea dimensiuni mici și va avea puterea supercomputerelor moderne. PC-ul va deveni un depozit de informații care acoperă toate aspectele vieții noastre de zi cu zi, nu va fi legat de rețelele electrice. Acest PC va fi protejat de hoți datorită unui scaner biometric care își va recunoaște proprietarul după amprentă.
Principala modalitate de a comunica cu computerul va fi vocea. Computerul desktop se va transforma într-un „bar de bomboane” sau, mai degrabă, într-un ecran gigant de computer - un afișaj fotonic interactiv. Nu este nevoie de o tastatură, deoarece toate acțiunile pot fi efectuate prin atingerea unui deget. Dar pentru cei care preferă o tastatură, o tastatură virtuală poate fi creată pe ecran în orice moment și îndepărtată atunci când nu mai este necesară.
Calculatorul va deveni sistemul de operare al casei, iar casa va începe să răspundă nevoilor proprietarului, va cunoaște preferințele acestuia (pregă cafea la ora 7, redă muzica lui preferată, înregistrează emisiunea TV dorită, reglează temperatura și umiditate etc.)
Dimensiunea ecranului nu va juca niciun rol în computerele viitorului. Poate fi la fel de mare ca desktopul sau mic. Versiunile mai mari ale ecranelor de computer vor fi bazate pe cristale lichide excitate fotonic, care vor avea un consum de energie mult mai mic decât monitoarele LCD de astăzi. Culorile vor fi vibrante, iar imaginile vor fi precise (posibil afișaj cu plasmă). De fapt, conceptul de „rezoluție” de astăzi va fi foarte atrofiat.