История вычислительной техники

                                      Оглавление           

Введение……………………………………………………………………………...3-4

 

Глава 1 История вычислительной техники……………………………………….5-19

1.1. Формирование счетных  способностей у людей................................................5-6

1.2.  Домеханический  период………………………………………………………...6-8

1.3. Механический  период…………………………………………………………..8-11

1.4. Электронно-вычислительный  период……………………………………….11-19

 

Глава 2 Перспектива развития вычислительной техники………………………20-30

2.1. Производство квантовых компьютеров:технологические пределы и перспективы……………………………………………………………………….20-24

2.2. Научные разработки  молекулярных компьютеров………………………...24-26

2.3. Будущее  молекулярных компьютеров.............................................................26-28

2.4. Будущее  биокомпьютеров……………………………………………………28-30

 

Заключение………………………………………………………………………...31-33

 

Список литературы………………………………………………………………..34-35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                         Введение

          Представленная работа посвящена теме «История развития вычислительной техники и перспектива ее развития». Проблема данного исследования носит актуальный характер в современных условиях. Об этом свидетельствует частое изучение поднятых вопросов. Ведь вычислительная техника зарождалась уже очень давно, люди начинали понимать, что им уже не справится с такими сложными расчетами и начали изобреть разные предметы, чтобы облегчить вычислительные процессы. С каждым годом вычислительные машины преобразуются, в них появляются новые функции и многое другое. И наверно никогда не будет предела ее развития, улучшения, ведь с каждым годом  люди придумывают, что то новое, а человеческим потребностям нет предела.Не один современный человек сейчас не обходится без компьютера.  
           Тема «История развития вычислительной техники и перспектива ее развития» изучается на стыке сразу нескольких взаимосвязанных дисциплин. Для современного состояния науки характерен переход к глобальному рассмотрению проблем тематики «История развития вычислительной техники и перспектива ее развития». 
            Вопросам исследования посвящено множество работ. Громов А.Н. «Основы информатики и вычислительной техники» (1994), Полунов Ю. «От абака до компьютера: судьбы людей и машин» (2004), Полиновский Б.Н. «История вычислительной техники в лицах» (2005), Смирнов Ю.М. «Перспектива развития вычислительной техники» (1994). В основном материал, изложенный в учебной литературе, носит общий характер, а в многочисленных монографиях по данной тематике рассмотрены более узкие вопросы данной проблемы.  
         Актуальность настоящей работы обусловлена, с одной стороны, большим интересом к данной теме в современной науке, с другой стороны, ее недостаточной разработанностью. Рассмотрение вопросов связанных с данной тематикой носит как теоретическую, так и практическую значимость.  
        Объектом данного исследования является изучение развития вычислительной техники и ее перспектива в будущем. 
         При этом предметом исследования является рассмотрение отдельных вопросов, сформулированных в качестве задач данного исследования. 
         Целью исследования является изучение темы "История развития вычислительной техники" с точки зрения новейших отечественных и зарубежных исследований по сходной проблематике.

Исходя из поставленной цели данной работы можно выявить поставленные задачи: 
     1.   Изучить как зарождалась вычислительная техника.

2. Какие предпосылки были для создания вычислительных машин.
3. Рассмотреть актуальные проблемы и условия создания новейших вычислительных машин.
4. Есть ли предел создания вычислительных машин.
5. Какие разработки существуют на данный момент.

         Работа имеет традиционную структуру и включает в себя введение, основную часть, состоящую из 2 глав, « Глава 1 История вычислительной техники», « Глава 2 Перспектива развития вычислительной техники», заключение и библиографический список.  Во введении обоснована актуальность выбора темы, поставлены цель и задачи исследования, источники информации. 
Глава первая раскрывает общие вопросы, раскрываются исторические аспекты проблемы "История развития вычислительной техники". Определяются основные понятия, обуславливается актуальность звучание вопросов "История развития вычислительной техники". В главе второй более подробно рассмотрены какие перспективы имеют компьютеры и какими они станут в будущем.

         Таким образом, актуальность данной проблемы определила выбор темы работы «История развития вычислительной техники и перспектива ее развития», круг вопросов и логическую схему ее построения. Источниками информации для написания работы по теме "История развития вычислительной техники" послужили базовая учебная литература, фундаментальные теоретические труды крупнейших мыслителей в рассматриваемой области, результаты практических исследований видных отечественных и зарубежных авторов, статьи.

                Глава 1 История вычислительной техники

1. Формирование счетных способностей человека

          Предположительный возраст последней генерации человечества - 3-4 миллиона лет. Именно столько лет назад человек встал на ноги и взял в руки изготовленный им самим инструмент. Однако, способность считать (то есть способность разбивать понятия «больше» и «меньше» на конкретное количество единиц) сформировалась у человека значительно позднее, а именно 40–50 тысяч лет назад (поздний палеолит). Этот этап соответствует появлению современного человека (кроманьонца). Таким образом, одной из основных характеристикой, отличающей кроманьонца от более древней ступени человека, является наличие у него счётных способностей. Вначале это было зрительное ощущение множества однородных предметов, складывание из них узоров, изготовление орудий с элементами симметрии (т.н. синкретическая фаза). Несколько позже у человека возникает количественная характеристика предметов, но без абстрагирования количества от считаемых предметов. То есть, не было, например, понятия «два», но было понятие «две рыбы». Счет велся перекладыванием считаемых предметов. Затем появился счет на пальцах, счет с перекладыванием камней, счет с помощью чёток. Их роль выполняли более удобные для перекладывания заменители (пальцы, камни, зерна, косточки). Это был существенный прорыв в счетных способностях человека — начало абстрагирования цифры. Появилась и запись чисел (с помощью линий на земле, дереве, костях животных, камнях, узелках на веревках). Так, деревяшки или кости для записи количества называют бирками. Они родились одними из первых более 40 тысяч лет назад и дожили  до начала XX века. Также применялись узелки на веревках, значительно позже получившие мощное развитие. Система цветных веревок с завязанными на них узелками у них называлась «кипу». Многие тысячелетия люди выкристаллизовывали приёмы счёта. Развитие приспособлений для счета в то время шло медленно, и причин этому было несколько:

1) не было существенной необходимости в развитии счёта;

2) практически не происходил обмен опытом из-за отсутствия связи между прогрессивными людьми древности, и возможные изобретения попросту не получали распространения;

3) мозг человека не был в достаточной мере приспособлен к абстрактному мышлению.

          Тем не менее около 3000 лет назад (V—VI век до нашей эры) в Египте для счета уже использовали первый счетный прибор — абак. Позже появились причины в счете. Наиболее востребованной оказалась необходимость определять количество предметов, используемых в меновой торговле. Одним из самых простых решений было использование весового эквивалента меняемого предмета, что не требовало точного пересчёта количества его составляющих. Для этих целей использовались простейшие балансирные весы, которые стали, таким образом, одним из первых устройств для количественного определения массы. (11, с.24-30.)

2.  Домеханический период

       История вычислительной техники уходит своими корнями в глубь так же, как и история развития человечества. Накопление запасов, дележ добычи, обмен – все эти действия связаны с вычислениями. Для подсчетов люди использовали собственные пальцы, камешки, палочки и многие другие приспособления. Потребность в поиске решений все более сложных задач и длительных вычислений поставили человека перед необходимостью искать способы, изобретать приспособления для счета.

        Счет на пальцах. Счет на пальцах, несомненно, самый древний и наиболее простой способ вычисления. Обнаруженная в раскопках так называемая "вестоницкая кость" с зарубками, оставленная древнем человеком ещё 30 тыс. лет до нашей эры, позволяет историкам предположить, что уже тогда предки современного человека были знакомы с зачатками счета. У многих народов пальцы рук остаются инструментом счета и на более высоких ступенях развития. К числу этих народов принадлежали и греки, сохраняющие счет на пальцах в качестве практического средства очень долгое время.

         Счет на камнях. Чтобы сделать процесс счета более удобным, первобытный человек начал использовать вместо пальцев небольшие камни. Он складывал из камней пирамиду и определял, сколько в ней камней, но если число велико, то подсчитать количество камней на глаз трудно. Поэтому он стал складывать из камней более мелкие пирамиды одинаковой величины, а из-за того что на руках десять пальцев, то пирамиду составляли именно десять камней. Это было вторым приспособлением для счета у древних людей. (1,с. 46-48.)

           Счет на Абаке. Следующим шагом было создание древнейших из известных счетов –  «саламинская доска» по имени острова Саламин в Эгейском море – которые у греков и в Западной Европе назывались «абак», у китайцев –  «суан – пан», у японцев – «серобян». Вычисления на них проводились путем перемещения счетных костей и  камешков  в полосковых  углублениях досок из бронзы, камня, слоновой кости, цветного стекла. Эти счеты сохранились до эпохи Возрождения, а в видоизмененном  виде как «русский шот» и как русские счеты до настоящего времени. В своей примитивной форме абак представлял собой дощечку посыпанную морским песком (позднее он принял вид доски, разделенной на колонки перегородками). На ней проводились линии, разделявшие ее на колонки, а камешки раскладывались в эти колонки по тому же позиционному принципу, по которому кладется число на наши счеты. Это нам известно от ряда греческих авторов. Это было самое первое и удобное изобретение для счета.

         Логарифмическая линейка. В 1654 году Роберт Биссакар, а в 1657 году независимо С. Патридж (Англия) разработали прямоугольную логарифмическую линейку - это счетный инструмент для упрощения вычислений, с помощью которого операции над числами заменяются операциями над логарифмами этих чисел. Конструкция линейки сохранилась в основном до наших дней.   Простейшая логарифмическая линейка состоит из двух шкал в логарифмическом масштабе способных передвигаться относительно друг друга. Более сложные линейки содержат дополнительные шкалы и прозрачный бегунок с несколькими рисками. На обратной стороне линейки могут находиться какие-либо справочные таблицы. Для того чтобы вычислить произведение двух чисел, начало подвижной шкалы совмещают с первым множителем на неподвижной шкале, а на подвижной шкале находят второй множитель. Вычисления с помощью логарифмической линейки производятся просто, быстро, но   приближенно. И, следовательно, она не годится для точных, например финансовых, расчетов. (11, с.45-50.)

 

3. Механический период

          Немного из истории этого периода. Эскиз механического тринадцатиразрядного суммирующего устройства с десятью колесами был разработан еще Леонардо да Винчи (1452— 1519). По этим чертежам в наши дни фирма IBM в целях рекламы построила работоспособную машину.

Первая механическая счетная машина была изготовлена в 1623 году профессором математики Вильгельмом Шиккардом (1592—1636). В ней были механизированы операции сложения и вычитания, а умножение и деление выполнялось с элементами механизации. Но машина Шиккарда вскоре сгорела во время пожара. Поэтому биография механических вычислительных устройств ведется от суммирующей машины, изготовленной в 1642 году. Блезом Паскалем (1623—1662), в дальнейшем великим математиком и физиком.

В 1673 году другой великий математик Готфрид Лейбниц разработал счетное устройство, на котором уже можно было умножать и делить. С некоторыми усовершенствованиями эти машины, а названы они были арифмометрами, использовались до недавнего времени.

В 1880 году. В.Т. Однер создает в России арифмометр с зубчаткой с переменным количеством зубцов, а в 1890 году налаживает массовый выпуск усовершенствованных арифмометров, которые в первой четверти 19-ого века были основными математическими машинами, нашедшими применение во всем мире. Их модернизация "Феликс" выпускалась в СССР до 50-х годов.

Мысль о создании автоматической вычислительной машины, которая бы работала без участия человека, впервые была высказана английским математиком Чарльзом Бэббиджем (1791—1864) в начале XIX века. В 1820—1822 гг. он построил машину, которая могла вычислять таблицы значений многочленов второго порядка.

         Машина Блеза Паскаля. Считается, что первую механическую машину, которая могла выполнять сложение и вычитание, изобрел в 1646 году молодой 18-летний французский математик и физик Блез Паскаль. Эта машина называется «паскалина». Формой своей машина напоминала длинный сундучок. Она была достаточно громоздка, имела несколько специальных рукояток, при помощи которых осуществлялось управление, имела ряд маленьких колес с зубьями. Первое колесо считало единицы, второе - десятки, третье - сотни и т.д. Сложение  в машине Паскаля производится вращением колес вперед. Двигая их обратно, выполняется вычитание.

          Машина Готфрида Лейбница. Следующим шагом было изобретение машины, которая могла выполнять умножение и деление. Такую машину изобрел в 1671 году немец Готфрид Лейбниц. Хоть машина Лейбница и была похожа на «Паскалину», она имела движущуюся часть и ручку, с помощью которой можно было крутить специальное колесо или цилиндры, расположенные внутри аппарата. Такой механизм позволил ускорить повторяющиеся операции сложения, необходимые для умножения. Само повторение тоже осуществлялось автоматически.      

          Перфокарты Жаккара. Французский ткач и механик Жозеф Жаккар создал первый образец машины, управляемой введением в нее информацией. В 1802 году он построил машину, которая облегчила процесс производства тканей со сложным узором. При изготовлении такой ткани нужно поднять или опустить каждую из ряда нитей. После этого  ткацкий станок протягивает между поднятыми  и пущенными нитями другую нить. Затем каждая из нитей опускается или  поднимается в определенном порядке и станок снова пропускает через них нить. Этот процесс многократно повторяется до тех пор, пока не будет получена нужная длина ткани с узором. Для задания узора на ткани Жаккар использовал ряды отверстий на картах. Если применялось десять нитей, то в каждом ряду карты предусматривалось место для десяти отверстий. Карта закреплялась на станке в устройстве, которое могло обнаруживать отверстия на карте. Это устройство с помощью щупов проверяло каждый ряд отверстий на карте. Информация на карте управляла станком.