Что было раньше вместо компьютера
Вы никогда не задумывались о том, что на протяжении 5000 лет человечество абсолютно не развивалось. А за последние 100 лет вместо деревянных домов выросли небоскрёбы. У людей появились автомобили, смартфоны и роботы. Вспомните своё детство. То, чем вы пользуетесь сейчас, показалось бы вам фантастикой ещё 30 лет назад.
Всем привет! Вы на канале "Мой старый компьютер", сегодня не много поразмышляем и обсудим интересную теорию скачка в развитии человечества. Статья носит информативный характер и не содержит каких-то призывов или умысла задеть чьи-то чувства, просто размышления автора.
Согласно официальной истории, человечество жило задолго до нашей эры. Но почему Антарктиду открыли только в 1820 году? Почему США образовалось только в 1776 году? Электричество открыли в 1831 году, но не прошло ещё и 200 лет, как мы уже сидим за компьютерами и разогреваем еду в микроволновке. Почему раньше человечество не развивалось такими темпами?
Существует теория, что официальная история – переписана. Теория Дарвина не выдерживает никакой критики, потому что на Земле нет ни одной переходной формы жизни. Миллионы лет человек ел руками и жил в пещере, а за последние 300 лет перешёл от пера к смартфону. Где-то нас обманывают. Либо нам 300 лет, либо 300 лет назад нас лишили всех технологий и отбросили в развитии глубоко назад.
Приблизительно 300 лет назад могла произойти какая-то катастрофа, глобальное событие или даже молниеносная война. После этого события, так называемая "элита" могла забрать себе все знания и технологии, а простых людей отбросить в развитии на тысячу лет. Легко управлять теми, кто не знает своей истории и не обладает знаниями.
Все эти НЛО, которые люди наблюдают по всему миру, могут быть технологией, которую от нас скрывают. Даже карта мира абсолютно неправильная. Если вы посмотрите на карту мира в интернете, учебнике географии или даже на глобусе, то Гренландия будет размером с Африку, а Россия больше Южной Америки. Но на самом деле Гренландия в 14 раз меньше Африки, а Россия намного меньше, чем вы думаете. На территории Африки поместиться 2 России.
Нам врут и по поводу населения Земли. Не существует никаких 7 миллиардов. Население с каждым годом стремительно уменьшается. Особенно ярко это заметно в нашей стране.
Но что произошло 300 лет назад? На Земле существует множество сооружений, находок и следов горнодобывающей деятельности, которые невозможно повторить даже современными технологиями. Найдите в интернете фотографии Баболовской ванны или индийских колонн. Подобное сделать можно только машинной обработкой, имея высокий уровень промышленного производства. Александрийскую колонну в Санкт-Петербурге невозможно сделать без вращения в токарном станке и высокоскоростных полировальных машин.
Посмотрите фотографии полигональной кладки. Как можно строить здания из блоков, которые весят около 100 тонн? Между этими блоками даже игральную карту просунуть невозможно. А теперь сравните это со всем известной "хрущёвкой". А ещё обратите внимание на архитектуру сооружений, которым больше 250 лет. Все эти башни, колонны, арки – это настоящая красота! А сейчас все сооружения выглядят "бездушными".
Найдите в своём городе здания, которым больше 250 лет. Оцените качество кладки и размер блоков, а затем сравните его с современными кирпичными постройками. Вы будете удивлены.
От нас тщательно скрывают то, что произошло в те времена. Но факты подтверждают то, что до 1700 года на нашей планете была развитая цивилизация. По сооружениям и многочисленным следам добычи полезных ископаемых можно судить о развитой промышленности и высокотехнологичных инструментах.
После 1700 года исчезли все технологии, инструменты и знания. Менделеев придумал таблицу химических элементов в 1869 году, но чтобы создать железную колонну в Индии, которая не ржавеет, необходимы куда более современные знания. Мы и сейчас не сможем создать столь чистое железо. На всей планете стоят пирамиды, но люди до сих пор не знают об их предназначении. Конечно, если поискать информацию, можно найти какие-то логические объяснения и теории.
А может все эти знания решили скрыть от людей, а историю переписать. Это было сделано для того, что управлять населением. Теневое мировое правительство обладает такими технологиями и разработками, что нам и не снилось. Они могли заново изобрести паровой двигатель и подбросить Менделееву таблицу химических элементов. Они контролируют наши знания и технологии, чтобы всегда иметь преимущество над нами.
Всем спасибо за внимание, не забываем подписываться на канал, чтобы не пропускать новые публикации.
Технологии хранения данных активно совершенствуются со времен появления первых компьютеров. Еще вчера мы пользовались 1,44-мегабайтными дискетами, а сегодня в продаже можно найти 256-гигабатные флеш-накопители. А ведь это далеко не предел. Пока инженеры трудятся над созданием новых, более прогрессивных носителей информации, мы вспоминаем, как повлияли на компьютерную индустрию перфокарты, магнитные ленты и форматы CD и DVD.
С древнейших времен люди искали способы записи и хранения различной информации. Сначала они рисовали на скалах и глине. Затем появился пергамент, а позже — бумага. В XX веке с появлением первых компьютеров хранить информацию стало легче, но эволюция носителей информации лишь ускорилась. Казалось бы, еще вчера мы записывали нужные нам файлы на дискеты. А сегодня мы уже пользуемся 256-гигабайтными флешками! В общем, развитие технологий хранения информации не стоит на месте. Поэтому в этот раз мы вспоминаем, с чего же началась история компьютерных носителей информации, и расскажем о том, каких результатов добилась индустрия к концу XX века.
В таком виде сохраняли информацию в былые времена
Программируемые вычислители
Результатом эволюции вычислительных устройств явилось создание электронной вычислительной машины в том виде, в котором мы привыкли ее сейчас видеть. Однако и ЭВМ прошли несколько этапов развития, связанных в первую очередь, с развитием электронной элементной базы:
К первому поколению вычислительных устройств , базирующемуся на лампах можно отнести ENIAC ( США, 1946 г.), ЭВМ БСЭМ-2 (СССР, 1949 г.). Эти машины позволяли производить до 20 тысяч операций в секунду и в качестве устройства ввода использовали перфокарты. Огромные габариты и энергопотребление таких устройств обусловлено особенностями используемой элементной базы.
Самый первый компьютер под названием ENIAC, созданный в 1946 году имел массу более двадцати тонн и занимал огромное помещение площадью порядка 150 квадратных метров.
Рис. 2. ENIAC — первый компьютер на электронных лампах.
Следующий этап развития ЭВМ связан с изобретением полупроводникового транзистора — компактного и экономичного аналога электронной лампы. Быстродействие подобных устройств увеличилось уже до сотен тысяч операций в секунду, а их габариты и энергопотребление значительно снизилось. Что привело к более широкому распространению ЭВМ и упрощению взаимодействия с пользователем. Одним из представителей семейства полупроводниковых машин является ЭВМ БСЭМ-6 (СССР, 1959 г.)
Объединение транзисторных схем в отдельные интегральные микросхемы (ИМС) дало толчок третьему поколению компьютеров. Для этого этапа характерно дальнейшее увеличение производительности и снижение стоимости производства и эксплуатации. А также появление различных периферийных устройств, таких как накопители на магнитных дисках, дисплеи, графопостроители. Среди машин третьего поколения можно выделить IBM-360 (США) и ЕС ЭВМ (СССР).
В настоящее время все компьютеры относятся к четвертому поколению и основаны на использовании микропроцессоров — сверхбольших интегральных схем. Это первый тип компьютеров, который появился в розничной продаже.
Первые компьютеры — это профессия. До того как были созданы компьютерные устройства, компьютерами называли людей, занимавшихся выполнением сложных вычислений на арифмометрах. Как правило, этой профессией овладевали женщины, многие из которых затем с успехом работали программистами.
Работа над архитектурой
Прообраз архитектуры современного ПК был создан в 1945 году американским ученым фон Нейманом. Он первым предложил записывать программу в форме кода непосредственно в память вычислительного устройства. В те времена в США активно работали над созданием первого компьютера, способного решать различные задачи — ENIAC. Эта машина весила порядка 30 тонн, а для ее размещения требовалось около 170 м² площади.
В состав конструкции машины входило 18000 ламп. В течение 1 секунды она выполняла 5000 операций сложения либо 300 умножения. На европейском континенте первый универсальный компьютер был создан в СССР. Команда под руководством Сергея Лебедева в 1950 году сконструировала МЭСМ (малая электронная счетная машина). Для ее работы требовалось порядка 6000 ламп, а быстродействие компьютера составляло 50 операций в секунду. Эта же группа ученых через 2 года создала большую электронную счетную машину. Ее быстродействие составляло 10000 операций в секунду.
Механические машины
В 1673 году известный ученый Лейбниц изобрел устройство, которое, помимо простейших операций с числами, позволяло извлекать квадратный корень. Чтобы этот ступенчатый вычислитель мог функционировать, ученому пришлось разработать двоичную систему счисления.
Через 2 столетия французский математик Ксавье Тома де Кальмар, основываясь на работах Лейбница, изготовил арифмометр. Эта машина уже могла делить и перемножать числа. Английский ученый Бэббидж через 2 года начал создавать устройство, способное выполнять вычисления с точностью до 20 знаков после запятой. Однако этот проект так и не был завершен.
Впрочем, имя Бэббиджа навсегда вошло в историю развития счетных устройств. Именно этот человек разработал машину, управлять которой можно было программно. В качестве носителя информации использовались перфокарты. С этим же устройством связано и имя первого программиста на планете — Ада Лавлейс. Именно этой женщине удалось создать первые программы для машины Бэббиджа.
Начало эры
Во многом активное развитие ЭВМ связано со Второй мировой войной. Правительства некоторых стран-участниц этого конфликта стремились получить стратегическое преимущество перед противником и начали финансировать работы по разработке вычислительных машин. Пионером компьютеростроения стал инженер из Германии Цузе. Им была сконструирована машина Z3, которая могла оперировать числами с плавающей запятой, работая при этом в двоичной системе. В качестве носителя информации в ней использовалась перфолента.
Однако первым функционирующим компьютером следует считать новую машину немецкого инженера — Z4. Он же разработал и первый язык программирования под названием Планкалкюль. В 1942 году 2 американских исследователя (Джон Атанасов и Клиффорд Берри) создали машину, работающую на вакуумных трубках. Она использовала двоичный код и выполняла ряд логических операций.
При поддержке правительства Англии в 1943 году была построена первая ЭВМ — Колосс. Работы над этим устройством велись в условиях максимальной секретности.
В состав машины входило около 2000 электронных ламп. Колосс использовался для взлома немецких кодов, создаваемых с помощью шифровального устройства Энигма. После завершения войны ЭВМ была уничтожена в соответствии с личным приказом Черчилля.
Компьютерная техника
Первый аналог компьютера был создан еще в 1887 году американцем Голлеритом. Он разработал табулятор, который представлял собой электромеханическую вычислительную машину. В конструкции устройства присутствовали реле, счетчики и специальный сортировочный ящик. Машина могла сортировать статистические данные, записанные на перфокартах. Компания, созданная Голлеритом, затем превратилась в известную корпорацию IBM.
Также стоит отметить основные изобретения и теории, давшие в будущем толчок к развитию компьютерной техники:
- 1930 — дифференциальный анализатор (Ванновар Буш из США);
- 1936 — создана концепция вычислительной машины (Алан Тьюринг из Англии);
- 1937 — разработана электромеханическая машина для двоичного сложения (Джордж Стибиц из США);
- 1938 год — сформулированы принципы работы логического устройства вычислительной машины (Клод Шеннон из США).
Магнитные диски
Несмотря на то, что перфокарты отличались простотой изготовления, они обладали и целым рядом довольно существенных недостатков. Во-первых, это небольшая емкость. Стандартная перфокарта вмещала в себе около 80 символов, что соответствовало 100 байтам информации. Это очень мало. Судите сами: для хранения одного мегабайта данных потребовалось бы свыше десяти тысяч таких перфокарт. Во-вторых, это низкая скорость чтения и записи. Даже самые совершенные считывающие устройства могли обрабатывать не более одной тысячи перфокарт в минуту. То есть за секунду они считывали лишь 1,6 Кбайт данных. Ну и в-третьих, это невысокая надежность и невозможность повторной записи. Конечно, понятие «надежность» не совсем корректно использовать по отношению к перфокартам. Однако, согласитесь, повредить изготовленную из тонкого картона пластину не составляет никакого труда. Вдобавок к этому делать отверстия в картах нужно было очень аккуратно и внимательно: одна лишняя «дырка» — и перфокарта приходила в негодность, а хранящаяся на ней информация безвозвратно пропадала.
К хранению данных требовался новый подход. И в середине XX века были созданы первые магнитные носители информации. Эпоху данного типа накопителей открыла магнитная пленка, разработанная немецким инженером Фрицем Пфлюмером. Патент на это устройство был выдан еще в 1928 году, но немецкие власти так долго «скрывали» технологию внутри страны, что за пределами державы о ней стало известно лишь после окончания Второй мировой войны. Магнитная пленка изготавливалась из тонкого слоя бумаги, на который напылялся порошок оксида железа. При записи информации пленка попадала под воздействие магнитного поля, и на поверхности ленты сохранялась определенная намагниченность. Это свойство затем и использовали считывающие устройства.
Магнитная лента использовалась в компьютере UNIVAC-I
Впервые магнитная лента была применена в коммерческом компьютере UNIVAC-I, выпущенном в 1951 году. Кстати, его первый экземпляр попал в то же самое Бюро переписи населения США. Магнитная пленка, используемая в UNIVAC-I, была намного более емкой, нежели перфокарты. Ее объем равнялся емкости десяти тысяч перфокарт, то есть он составлял примерно 1 Мбайт.
Развитие технологии магнитных лент продолжалось до 1980-х годов. В течение этого времени подобные накопители использовались в основном в мейнфреймах и мини-компьютерах. Ну а с 80-х годов магнитная лента использовалась лишь для резервного хранения данных. Этому способствовало то, что ленточные картриджи оставались надежным и очень дешевым носителем информации. Но даже несмотря на эти преимущества, к концу 2000-х годов специалисты предрекали конец эпохи магнитных лент — цены на жесткие диски продолжали падать. Вдобавок они предлагали высокую плотность записи. Начиная с 2008 года, рынок ленточных накопителей уменьшался примерно на 14% в год, и даже ярые сторонники технологии признавали, что у нее нет шансов на выживание. Однако ситуация резко изменилась в 2011 году. В Таиланде произошло наводнение, продолжавшееся, по официальным данным, 175 дней. В результате наводнения было затоплено несколько индустриальных зон, где были расположены заводы по производству жестких дисков таких компаний, как Seagate, Western Digital и Toshiba. Как итог, цены на продукцию возросли на 60%, а объемы производства упали. Так магнитная лента получила вторую жизнь.
Магнитная лента IBM
Стоит отметить, что ленточные накопители, как правило, используются в тех сферах, где необходимо хранить очень большое количество информации. Например, в каких-либо крупных исследованиях. Так, магнитную ленту используют для записи результатов исследований на Большом адронном коллайдере. О преимуществах технологии в свое время рассказывал Альберто Пейс (Alberto Pace) — глава подразделения обработки и хранения данных CERN. Он отметил, что магнитная лента имеет четыре основных преимущества над жесткими дисками. Прежде всего, это скорость. Несмотря на то, что специализированному роботу требуется до 40 секунд, чтобы выбрать нужную кассету и вставить ее в считыватель, чтение данных из ленты происходит в четыре раза быстрее, чем с жесткого диска. Еще одним преимуществом магнитной ленты, по словам Пейса, является ее надежность. Если она рвётся, то ее можно легко склеить. В этом случае теряется лишь несколько сотен мегабайт данных. Когда выходит из строя жесткий диск, теряются абсолютно все данные. Глава подразделения CERN привел некоторые статистические данные, касающиеся надежности устройств. Так, в среднем за год в CERN из 100 петабайт данных, хранящихся на магнитных лентах, теряется лишь несколько сотен мегабайт. На жестких дисках располагается около 50 петабайт информации, и каждый год организация теряет до нескольких сотен терабайт в результате неисправностей HDD. Третьим преимуществом магнитной ленты является ее энергоэффективность, а точнее, экономичность. Сами ленты хранятся в неактивном состоянии, следовательно, они не потребляют энергию. Наконец, четвертое — это безопасность. Если злоумышленники получат доступ к жестким дискам, то они смогут уничтожить всю информацию за считанные минуты. В случае с магнитными лентами на это может уйти не один год.
Хранилище магнитных лент в CERN
Еще на два преимущества ленточных накопителей указал Эвангелос Элефтеро — руководитель отдела технологий хранения данных исследовательской лаборатории IBM в Цюрихе. Он отметил, что магнитные ленты все еще дешевле, чем жесткие диски. 1 Гбайт HDD стоит примерно 10 центов, тогда как стоимость аналогичной емкости магнитной ленты оценивается в 4 цента. Также Элефтеро обратил внимание на долговечность лент. Такой накопитель будет служить верой и правдой даже через 30 лет, в то время как рабочий цикл жесткого диска составляет всего 5 лет.
Тем не менее, стоит понимать, что магнитные ленты уже никогда не будут использоваться как единственная система хранения данных. Они занимают важное место в иерархической структуре хранения информации, но не являются (и не будут) ее основным звеном.
Что мы узнали?
История развития вычислительной техники берет свое начало в древности. Первыми приспособлениями для вычислений были счеты, логарифмические линейки, арифмометры. Прообразом современного компьютера была аналитическая машина Чарльза Бэббиджа. Развитие компьютерной техники проходило параллельно совершенствованию ее элементной базы: от вакуумных ламп до интегральных микросхем.
Некоторое время назад меня попросили рассказать или дать ссылки на историю развития IT-разработки, в которой была бы видна внутренняя логика развития, а не просто факты и события. Казалось бы, об этом должны быть книги или обзорные курсы, ведь логика развития IT-разработки в значительной мере овеществлена в логике развития языков программирования, и только в последние лет двадцать к этому добавилась логика развития фреймворков, платформ и концептуальных подходов к проектированию. Но я не нашел хороших источников.
История оказалась интереснее, чем я ее себе представлял. Мне было интересно ее писать и, надеюсь, вам будет интересно ее читать. При этом в статье наверняка осталось много моих собственных интерпретаций, которые не будут совпадать с вашими представлениями, и я буду рад обсудить различия.
Первоначально компьютеры создавались для решения вычислительных задач. Они были исполнительным механизмом вместо человека и просто реализовывали вычисления на конечном рабочем месте.
Что интересно – массовые вычисления выполнялись задолго до компьютеров. Еще в конце 18 века во Франции была построена система, при которой большой коллектив людей разного уровня квалификации, в основном – владеющих только простыми действиями, вычисляли таблицы математических функций с высокой точностью – это было нужно для решения инженерных задач. Потом это система развивалась, и в 20 веке существовали большие счетные бюро, обеспечивающие нужды инженеров и конструкторов во многих отраслях промышленности – строительство, судостроение, авиация, военные и так далее. Но эту историю я рассказывать не готов, хотя и слышал ее в одной из Лекций Петра Щедровицкого по СРТ.
В любом случае, в конце был человек-счетчик, снабженный тем или иным арифмометром. Их-то и хотели заменить компьютером, задача была «сделать то же самое, но без человека как вычислителя».
Для разработки алгоритмов программ использовались Блок-схемы – визуальное графическое представление, показывающее последовательные шаги, циклы и ветвления алгоритма. Статья вики Flowchart говорит, что они были разработаны для представления алгоритмов еще в 1920-х, а 1940-х были использованы фон Нейманом для проектирования компьютерных программ: «Douglas Hartree in 1949 explained that Herman Goldstine and John von Neumann had developed a flowchart (originally, diagram) to plan computer programs». Таким образом, блок-схемы старше компьютеров.
Первые программы писали непосредственно в машинных кодах – командах процессору, который их обрабатывал. Коды отражали конкретную архитектуру машины и развивались вместе с ней. Команда в машинных кодах «прибита гвоздями» к конкретному месту в памяти, где размещается она и ее данные, и эта привязка – наиболее жесткая. Когда ты объединяешь несколько программ для совместной работы, и оказывается, что они занимают одно и то же место в памяти, то одну из них надо переместить. Желательно, без переписывания и проверки ошибок, которые при этом возникают.
Эти задачи решали аппаратно: через команды вызова процедур, регистры для стековой организации памяти и базовых адресов и так далее. А в 1949 появилось программное решение – ассемблер. В нем команды записываются символически с мнемоникой, а не цифрами, программы можно вызывать одну из другой, вместо адресов данных указываются имена переменных и т.п. Это понемногу развивалось и совершенствовалось.
Ассемблер привязывался к конкретной машине и ее архитектуре, и это – проблема: при появлении новых, более совершенных компьютеров наработанные программы перенести было невозможно. В 1954-1957 был разработан Fortran (IBM) – первый язык, отвязанный от железа конкретной ЭВМ.
Но это побочный, хотя и очень полезный эффект. Главная задача, которая была решена, – это то, что программы на Фортране можно достаточно комфортно переносить между компьютерами. Там есть сложности с различной точностью вычислений и объемами памяти, но по сравнению с ассемблером это значительный шаг вперед: созданное не пропадает с устареванием компьютера.
На Фортране написано громадное количество библиотек, реализующих различные вычисления, он живет, развивается и используется до сих пор. Отметим, что обобщение часто решаемых задач и реализация их в виде процедур, параметры которых задают вариативность реализации алгоритма и позволяют одну и ту же процедуру использовать в разных задачах, и формирование из этих процедур библиотек, которые полностью закрывают потребности какого-либо класса задач, родилось именно тогда. Это дало начало процедурной парадигме программирования.
При выделении процедур очень важна удачная параметризация. Например, при численном решении уравнений каким-либо методом возникает проблема с особыми точками и краевыми эффектами, для которых существуют вариации алгоритмов. И от того, какие вариации будут предусмотрены, зависит область применения процедуры. Фортран в этом смысле беден: в процедуру нельзя передать ссылку на другую процедуру для обработки особых ситуаций, нельзя добавить при доработке библиотеки параметры по умолчанию – все это появилось гораздо позднее, в продвинутых диалектах языка. Сейчас такие задачи решать легче, но удачное обобщение и параметризация по-прежнему остаются частью слабоформализованного искусства программирования.
Lisp дал начало функциональной парадигме программирования и декларативному подходу. Из этих подходов позднее выросли декларативные языки логического вывода Planner (1969), Prolog (1973) и другие, и функциональные языки Schema (1975), Haskell (1990) и Clojure (2007).
Фортран обеспечил разработку программ для чисто вычислительных задач, закрыв потребности самого главного заказчика – военных, а заодно и других инженеров-проектировщиков. Однако, у бизнеса были и другие задачи. А главное, они были у самих программистов, они не слишком хотели писать компиляторы и системное обеспечение на ассемблере. А для этого нужна работа со структурами данных, а не просто с числами, и развитая работа с текстами и файлами.
Как и сейчас, программисты не слишком хотели разбираться в бизнес-задачах, поэтому решили придумать универсальное решение – разработать универсальный алгоритмический язык. И сделать это силами всего международного сообщества. Так начал появляться язык Алгол, Algorithmic Language. История рассказана в русской и английской статьях, она прекрасна. Была недельная конференция в 1958, на которой создали стандарт языка, не слишком подумав про реализацию, и сформировали комитет по доработке IFIP. Этот комитет два года делал стандарт приемлемым для реализации, и в результате выпустил стандарт Algol-60.
Я, кстати, в институте обучался именно на Алголе Курочкина на БЭСМ-6, который наш преподаватель любил за чистоту и полную реализацию первоначального стандарта, в отличие от более поздней реализации Алгола-68.
Долгая работа над универсальным языком Алгол и полуживой первый стандарт вызвали альтернативную ветвь развития языка для разработки бизнес-приложений, которым стал Cobol. История описана в вики, инициатива была академическая, но реализация спонсирована военными из министерства обороны. Разрабатывала стандарт очень компактная рабочая группа, в которую входили производители компьютеров и заказчики. Поэтому получилось очень быстро: первая конференция, на которой высказана идея и получена поддержка была в мае 1959, к декабрю согласован стандарт Cobol-1960, а уже в августе 1960 показан первый работающий компилятор.
На Коболе наработаны большие библиотеки приложений и поэтому он местами используется до сих пор и даже развивается… Такая долгая жизнь Cobol при его многочисленных недостатках непонятна и печалит сторонников «правильных» подходов к разработке, начиная со структурного программирования, появившегося в конце 60-х. Википедия приводит цитату Дейкстры «Использование Кобола калечит ум. Его преподавание, следовательно, должно рассматриваться как уголовное преступление».
Но Кобол был ориентирован на бизнес-приложения, а программистам по-прежнему надо было писать компиляторы и системный софт. Дефицит языка общего назначения привел к появлению в 1964 году языка PL/I, его разработал IBM для своих компьютеров.
И в заключении интересно отметить язык BASIC. Он появился в 1964 как сокращенный диалект «для непрограммистов», который дает представление о работе компьютера на низком уровне для вычислительных задач, такой урезанный Fortran. Но его реальный расцвет пришелся на 1970-е, когда появились слабые компьютеры, для которых традиционные языки оказывались слишком тяжелыми, создать компиляторы было невозможно.
Параллельно с этим развивалась функциональная парадигма, о которой я уже говорил раньше, описывая язык Lisp. В основе функциональной парадигмы лежит некоторый математический аппарат, у ее применения есть своя ниша в части обработки тестов, графов и больших объемов данных. Этот математический аппарат позволяет очень эффективно распараллеливать вычисления, а это востребовано.
Работа над Алголом и дальнейшее развитие привели к формированию концепции структурного программирования (по-русски и по-английски). Авторы – Дейкстра и Вирт, идея – ясность логики выполнения алгоритма из кода программы, отсутствие необходимости в дополнительной документации в виде блок-схем. Начало отсчитывают от статьи Дейкстры 1968 года.
Логическим завершением этапа эволюции подходов к разработке софта, начатой Алголом и продолженной другими языками, надо считать работу Николаса Вирта «Алгоритмы + Структуры данных = Программы» (1976), которая фиксирует следующий после алгоритмики Кнута этап развития концепций разработки софта.
В 1974, с развитием обработки больших объемов данных, появилась модель реляционных баз данных и язык SQL, реализующий реляционную парадигму программирования. В ее основу лег специальный раздел математики – реляционная алгебра. Что интересно, реляционную алгебру необходимо понимать для реализации движков СУБД, но вот для использования SQL, включая построения сложных запросов, понимание реляционной алгебры вовсе не является необходимым, гораздо проще это объяснять другим образом. К этому я еще вернусь в следующих статьях.
Есть мнение, что во второй половине 1960-х зародился ООП, объектно-ориентированный подход. Однако, статья вики допускает много трактовок. В Алголе объектов (в современном смысле) точно не было, в 1967 скандинавы сделали язык Симула с замечательными концептами, но не слишком хорошей реализацией. Smalltalk с акторной моделью, который авторы статьи также отнесли к ООП, на мой взгляд, представляет собой отдельную ветвь развития. Так что я бы рассматривал все это как предысторию ООП, а историю отсчитывал с языка С++ (1979-1985) (история).
На рубеже 80-х появился не только ООП вместе с языком C++, произошло еще одно принципиальное событие – появились персональные компьютеры. И это принципиально изменило задачи, стоящие перед IT-разработкой. Главное изменение состояло не в том, что появились компьютеры для домашнего использования, и потребовался софт для работы на них: текстовые и графические редакторы, компиляторы и средства разработки, базы данных и игры – это все так или иначе перенесли с больших компьютеров. Вопрос был в оптимизации и адаптации под ограниченные ресурсы. Главное изменение в том, что персоналки сделали компьютеры доступными небольшим компаниям, и потребовались системы автоматизации бизнес-процессов, которые сильно отличаются в разных компаниях, и типовую систему сделать сложно. И как раз эту задачу помог решить ООП. Но об этом мы поговорим в следующей статье.
Я там занимался системным программированием, это было интересно. Одним из результатов был многопользовательский интерактивный текстовый редактор, который в одном процессе обслуживал до 8 пользователей, редактирующих свои файлы с подключенных терминалов. Потому что на уровне ОС было ограничение на 15 пользовательских процессов, из которых только 6 интерактивных с пользователями, а подключенных терминалов было много больше. Там было много интересных задач: эмуляция потоков и обработка прерываний, управление памятью и так далее. Аналогичные системы были, но ресурсоемкие и с проблемами в эргономике. Поэтому когда редактор написали, то его быстро внедрили и он завоевал популярность, а я ощутил, что такое сопровождение системы, которая иногда сбоит и падает, теряя или портя пользовательские файлы. Несколько лет все это жило, а потом пришли персоналки, и я с большим интересом окунулся в мир разработки на C++.
Создание полупроводниковых приборов
Главным недостатком электронных ламп был невысокий срок службы. Так как эти устройства быстро выходили из строя, обслуживание вычислительной машины существенно усложнялось. Проблема была решена в 1947 году, когда был изобретен транзистор. Полупроводниковые устройства выполняли аналогичные функции, что и лампы, но при этом имели ряд преимуществ:
- занимали мало места;
- низкое энергопотребление;
- более продолжительный срок службы.
Именно появление полупроводниковых приборов позволило компьютерам приобрести вид, напоминающий современные ПК. Благодаря работе американских инженеров Кибли и Нойса мир узнал о микросхемах. Основу этих устройств составлял германиевый либо кремниевый кристалл, на котором монтировались миниатюрные полупроводниковые приборы. Их количество достигало десятки и даже сотни тысяч.
Появление микросхем дало новый толчок к развитию ЭВМ. В 1964 году корпорация IBM представила первую машину семейства SYSTEM 360. В СССР первый компьютер на микросхемах был разработан в 1972 году, а назывался он ЕС. В его основе лежали разработки американской компании IBM. Одновременно с развитием компьютеров начинает активно совершенствоваться и программное обеспечение (софт). В 1964 году был разработан язык Бейсик, предназначенный для начинающих программистов. В 1969 году появился Паскаль, с помощью которого можно было решать различные прикладные задачи.
Станок Жаккара. Перфокарты
История носителей информации берет свое начало в начале XIX века. Причем в роли прародителя запоминающих устройств выступает — кто бы мог подумать! — ткацкий станок. Автором первого изобретения в области хранения данных стал французский изобретатель Жозеф Мари Жаккар. Долгое время он работал со станками в качестве подмастерья, ткача и наладчика, поэтому богатый опыт значительно помог ему в дальнейшей изобретательской деятельности. Итак, в чем же заключалась инновационная идея Жаккара? Несмотря на то, что производство ткани в то время являлось довольно сложным процессом, по своей сути оно представляло собой постоянное повторение одних и тех же действий. Жаккар пришел к выводу, что этот процесс можно автоматизировать.
Жозеф Мари Жаккар — создатель ткацкого станка, использующего перфокарты
Французский изобретатель придумал такую систему, которая использовала в своей работе специальные твердые пластины с отверстиями. Они и являлись первыми в мире перфокартами. Прежде подобные пластины использовались в станках Вокансона и Бушона, однако эти устройства были слишком дороги в производстве и по этой причине так и не прижились. В своей же разработке Жаккар учел все недостатки этих аппаратов. В пластинах было увеличено количество рядов отверстий, что обеспечило обработку большего числа нитей, а, следовательно, и повышение производительности станка. Кроме этого, был значительно упрощен процесс подачи пластин в считывающее устройство — набор щупов, связанных со стержнями нитей. При проходе пластины щупы проваливались в отверстия, поднимая вверх соответствующие нити и образуя основные перекрытия в ткани. Таким образом, определенная комбинация отверстий на пластине позволяла создать ткань с нужным узором.
Ткацкий станок Жаккара
Первый автоматизированный станок Жаккар создал в 1801 году и на протяжении еще нескольких лет дорабатывал его. За свои достижения изобретатель получил пенсию в 3000 франков и одобрение Наполеона. Однако ни сам Жаккар, ни французский император не имели ни малейшего понятия, насколько важным станет это изобретение в будущем.
В 30-х годах XIX века на разработанные Жаккаром перфокарты обратил внимание английский математик Чарльз Бэббидж. В то время ученый ум трудился над созданием аналитической машины и решил использовать в ее конструкции перфокарты. Для этого англичанин даже совершил путешествие во Францию с целью подробно изучить станки Жаккара. Увы, но из-за низкого уровня технологий и недостатка финансовых средств аналитическая машина Бэббиджа так и не увидела свет. Тем не менее, ее конструкция стала впоследствии прообразом современных компьютеров.
Кроме этого, перфокарты использовались в табуляторе, разработанном в 1890 году Германом Холлеритом. Табулятор являлся механизмом для обработки статистических данных и использовался на благо Бюро переписи населения США. Кстати, созданная Холлеритом компания Tabulating Machine Company в конечном итоге была переименована в International Business Machines (IBM). На протяжении нескольких десятков лет IBM развивала и продвигала технологию перфокарт. В середине XX века они использовались повсеместно, получив особенно широкое распространение в компьютерной технике и различных станках. Закат эпохи перфокарт пришелся на 1980-е годы, когда на смену им пришли более совершенные магнитные носители информации. Интересно, что отдел исследования перфокарт компании IBM существовал вплоть до 2000-х годов. Например, в 2002 году в IBM изучали создание перфокарты размером с почтовую марку, которая могла бы содержать до 25 миллионов страниц информации.
Основные этапы
Процесс эволюции счетных устройств начался в древние времена и продолжается сегодня. За это время люди создали различные приспособления для счета. Краткая история их развития может быть описана с помощью основных этапов:
- Ручной. Это самый длительный этап. Он начался в глубокой древности, а завершился в середине XVII столетия. За это время были созданы различные ручные средства для подсчета, например, финикийские фигурки, логарифмическая линейка и т. д.
- Механический этап развития. Длился более двух столетий (вторая половина XVII — конец XIX века). Это время характеризуется быстрым развитием науки, что привело к появлению механических счетных машин. Они могли выполнять простые арифметические операции.
- Электромеханический. Среди всех этапов эволюции вычислительных устройств он оказался самым коротким. Его длительность составила лишь 60 лет. Начало электромеханическому этапу положило создание первого табулятора (1887), а завершился период в 1946 году. Созданные на этом временном отрезке устройства использовали электрический привод и реле. С их помощью скорость и точность вычислений существенно увеличились.
- Электронный этап начался в середине XX столетия и продолжается сегодня. Первые компьютеры имели большие размеры и существенно отличались от современных ПК.
Классификация истории развития вычислительной техники на хронологические этапы является условной. При использовании одного счетного устройства активно появлялись предпосылки для разработки следующего поколения девайсов.
Механические устройства для вычислений
Как техническое средство вычислительная техника берет начало от арифмометров – механических вычислительных устройств, выполняющих поразрядные операции умножения, деления, сложения и вычитания. Известны «Считающие часы», созданные немецким ученым Вильгельмом Шиккардом (1623 г.), «Паскалина» – изобретение французского механика Блеза Паскаля (1642 г.), «Ступенчатый вычислитель» Готфрида Вильгельма Лейбница (1673 г).
Рис. 2. Арифмометр.
Итогом механического периода вычислительных приборов стала разработка английского ученого Чарльза Беббиджа, ставшая прообразом современного компьютера. Задумка аналитической машины, представляла собой проект вычислительного устройства общего назначения, в котором в качестве носителя информации использовались перфокарты. Эта машина, хоть и не была построена при жизни ученого, послужила примером для создания современных компьютеров.
Следующей вехой в развитии вычислительных комплексов явилось использование электромеханических устройств. Первым представителем семейства электромеханических машин стал табулятор Холлерита, разработанный в 1887 г, позволявший автоматизировать и ускорить обработку статистической информации.
Простейшие устройства
Сначала люди использовали для счета 10 пальцев на своих руках, а результаты вычислений фиксировались на камне, дереве и т. д. Когда появилась письменность, человек разработал различные способы записи цифр и системы счисления:
- в Индии использовалась десятичная;
- вавилоняне применяли шестидесятеричную систему.
На рубеже IV столетии до н. э. появился абак. Это приспособление представляло собой глиняную дощечку, на которую заостренным предметом наносились полоски. Вычисления осуществлялись посредством размещения на этих полосах различных предметов небольшого размера.
Первые счеты были изобретены в Китае — суанпан. Это приспособление представляло собой деревянную раму, на которой были натянуты нити в количестве 10 или больше. Еще одна веревочка располагалась перпендикулярно остальным и делила приспособление на 2 неравные части. В отделении большего размера (земля) на каждую ниточку нанизывалось по 5 косточек. Меньшее отделение называлось «небо», а каждая веревочка, расположенная в нем, содержала по 2 косточки.
В XVII веке математик Непер из Шотландии открыл логарифмы, основываясь на работе шотландского ученого, Гантер (Англия) смог создать логарифмическую линейку. Это устройство используется и сегодня, хотя его первоначальная конструкция претерпела серьезные изменения.
Изобретение Гантера позволяла выполнять следующие операции:
- находить логарифмы;
- операции деления и умножения;
- находить тригонометрические функции;
- возводить в степень.
Это устройство стало последним приспособлением домеханической эры развития вычислительной техники.
Первые приспособления для счета
Первыми устройствами для выполнения простых арифметических операций, известными исторической науке, были счеты. Так, среди культурных артефактов древнего мира – Египта, Вавилона, Греции, Рима, Китая можно найти специальный предмет, предназначенный для счета – абак. Абак представляет собой доску, на которой в специальных углублениях расположены небольшие камни. Современные варианты счетов, в виде бусин, нанизанных на проволоку, используются, и посей день для выполнения операций сложения и вычитания.
Рис. 1. Абак — приспособление для счета.
Для более сложных операций, таких как умножение, деление, возведение в степень, вычисление корней и логарифмов, были придуманы различные приспособления. Это логарифмические линейки и таблицы. Логарифмическая линейка была изобретена в 1622 году англичанином Уильямом Отредом, а первая таблица появилась в 1614 году и содержала значения тригонометрических функций.
История развития вычислительной техники
Информатика как наука, включает в себя много направлений, в том числе и раздел, связанный с изучением вычислительной техники. История развития вычислительной техники насчитывает тысячи лет, с момента возникновения первых счетных палочек до современных высокотехнологичных компьютерных средств.
Персональные компьютеры
В начале 70-х годов стартовал выпуск четвертого поколения компьютеров. Это время для индустрии характеризуется началом использования в производстве вычислительной техники БИС (большая интегральная схема). Благодаря этому производительность ЭВМ достигла отметки в тысячи миллионов операций в секунду. Кроме этого, существенно снизилась и себестоимость производства ПК, что сделало их более доступными для обычного потребителя.
Одним из первых массовых компьютеров стала машина, созданная компанией Apple. Произошло это в 1976 году. В разработке ПК принимали участие Стив Возняк и Стив Джобс. Его стоимость составляла лишь 500 долларов. В 1977 году вышла вторая модель этого компьютера — Apple II. Роль этих личностей в развитии компьютерной техники сложно переоценить.
Быстрое распространение недорогих компьютеров привело к значительному падению прибыли компании IBM. Это факт вызвал беспокойство у ее руководства, и в 1979 году на рынке появился первый ПК от американского концерна. В нем был установлен процессор от Интел 8088, ОЗУ в объеме 64 Кбайт и дисковод для дискет. Специально для него компания Микрософт разработала новую операционную систему, в которой все было понятно даже новичку.
В дальнейшем наблюдалось стремительное развитие компьютерной техники. Новые процессоры начинают создаваться ежегодно и каждое новое поколение превосходит в производительности прошлое. Вся история развития ПК может быть представлена в таблице:
Поколение | Элементная база | Быстродействие, операций в секунду | ПО | Применение | Примеры |
I (1946−1959) | Электронные лампы | Не более 20000 | Машинные языки | Расчетные задачи | ЭНИАК и МЭСМ |
II (1960−1969) | Полупроводниковые приборы | От 100 до 500 тысяч | Алгоритмические языки | Экономические, инженерные и научные задачи | БЭСМ-4, IBM 701 |
III (1970−1979) | ИМС (интегральные микросхемы) | Около 1 миллиона | Операционные системы | САПР, научные и технические задачи, АСУ | ЕС 1060, IBM 360 |
IV (с 1980 и до настоящего времени) | Микропроцессоры и БИС | Минимум десятки миллионов | Базы данных (БД) | АРМ, работа с графикой и текстами | Серверы и ПЭВМ |
V (с 1990 до настоящего времени) | СБИС | Более миллиарда | Мощные вычислительные системы, искусственный интеллект | Все области | Ноутбуки, рабочие станции |
Сейчас компьютер можно найти практически в каждом доме, а жизнь современного человека сложно представить без ПК.
Электронно-вычислительные машины прочно вошли во все сферы жизнедеятельности современного общества. К своему высокотехнологичному состоянию средства вычислительной техники шли путем долгой эволюции. Кратко об истории развития вычислительной техники можно прочесть в данной статье.
Дискеты
По своей конструкции дискета представляла собой диск из полимерных материалов, на который наносилось магнитное покрытие. Пластиковый кожух имел несколько отверстий. Центральное предназначалось для шпинделя дисковода, малое отверстие являлось индексным, то есть позволяло определить начало сектора. Наконец, через прямоугольное отверстие с закругленными углами магнитные головки дисковода работали непосредственно с диском.
Когда люди открыли понятие «количество», они сразу начали искать способы упрощения и оптимизации процесса вычислений. Сначала это были простейшие приспособления, например, счетные палочки. Постепенно эти устройства усложнялись. Так появились финикийские глиняные фигурки. Сегодня для вычислений используются мощные компьютеры. Таблица истории развития вычислительной техники наглядно продемонстрирует тернистый путь эволюции счетных приспособлений.
Читайте также: