Механiзацiя лiчби. Машина Паскаля. Рахiвниця, Детальна інформація

Пройшло ще бiльш ста рокiв i лише наприкiнцi XYIII сторiччя у Францiї були здiйсненi такi кроки, що мають принципове значення для подальшого розвитку цифрової обчислювальної технiки - "програмне" за допомогою перфокарт керування ткацьким верстатом, створеним Жозефом Жакаром (Joseph Jacquard, 1752-1834), i технологiя обчислень, при ручному рахунку, запропонована Гаспаром де Прони (Gaspar de Prony, 1755-1838), що розподiлило числовi обчислення на три етапи: розробка чисельного методу обчислень, який зводив рiшення задачi до послiдовностi арифметичних операцiй, складання програми послiдовностi арифметичних дiй, проведення власне обчислень шляхом арифметичних операцiй над числами вiдповiдно до складеної програми. Цi два нововведення були використанi англiйцем Чарльзом Беббiджем (Charles Babbege, 1791-1881), що здiйснив якiсно новий крок у розвитку засобiв цифрової обчислювальної технiки - перехiд вiд ручного до автоматичного виконання обчислень по складенiй програмi. Їм був розроблений проект Аналiтичної машини - механiчної унiверсальної цифрової обчислювальної машини з програмним керуванням (1830- 1846 рр.). Машина включала п'ять пристроїв (як i першi ЕОМ, що з'явилися 100 рокiв тому): - арифметичне АП, що запам'ятовує ЗП, керування, вводу, виводу. АП будувалося на основi зубчатих колiс, на них же пропонувалося реалiзувати ЗП (на 1000 50-розрядних чисел!). Для вводу даних i програми використовувалися перфокарти. Гадана швидкiсть обчислень - додавання i вiднiмання за 1 сек, множення i дiлення - за 1 хв. Крiм арифметичних операцiй була команда умовного переходу.

Програми для рiшення задач на машинi Беббiджа, а також опис принципiв її роботи, були складенi HYPERLINK "http://www.icfcst.kiev.ua/Museum/ada_u.html" Адою Августою Лавлейс - дочкою Байрона (Ada Augusta Lavelace, 1816-1852), яка стала першим програмiстом у свiтi.

Були створенi окремi вузли машини. Всю машину через її громiздкiсть створити не вдалося. Тiльки зубчатих колiс для неї знадобилося б бiльш 50.000. Змусити таку махину працювати можна було тiльки за допомогою парової машини, що i намiчав Беббiдж. Генiальну iдею Беббiджа здiйснив Говард Айкен (Howard Aiken, 1900-1973), американський учений, що створив у 1944 р. першу в США релейно-механiчну ОМ. Її основнi блоки - арифметики i пам'ятi були виконанi на зубчатих колесах!

Якщо Беббiдж набагато випередив свiй час, то Айкен, використавши тi ж зубчатi колеса, у технiчному планi використовував застарiлi рiшення. Ще десятьма роками ранiше, у 1934 р. нiмецький студент Конрад Цузе (Konrad Zuse, 1910- 1995), що працював над дипломним проектом, вирiшив зробити (у себе вдома), цифрову обчислювальну машину з програмним керуванням i з використанням - вперше у свiтi! - двоїчної системи числення. У 1937 р. машина Z1 (Цузе 1) запрацювала! Вона була двоїчною, 22-х розрядною, iз плаваючою комою, iз пам'яттю на 64 числа i чисто механiчною (ричажною)!.

У тому ж 1937 р., коли запрацювала перша у свiтi двоїчна машина Z1, Джон Атанасов болгарин по походженню, що жив у США, (John Atanasoff, 1903-1963) почав розробку спецiалiзованої ОМ, вперше у свiтi застосувавши електроннi лампи (300 ламп).



6

8

:

<

>

@

N

D i вона виконувала бiля 3-х тис. операцiй у сек). Проте машина залишалася десятковою, а її пам'ять складала лише 20 слiв. Програми зберiгалися поза оперативною пам'яттю.

Завершальну точку в створеннi перших ЕОМ поставили, майже одночасно, у 1949- 52 рр. вченi Англiї, Радянського Союзу i США, що створили ЕОМ iз програмою, яка зберiгалася в пам'ятi. Морiс Уiлкс (Maurice Wilkes, 1913), Electronic Delay Storage Automate Computer EDSAC - електронний автоматичний комп'ютер на лiнiях затримки, 1949 р.; Сергiй Лебедєв (1902- 1974), Мала електронно рахункова машина МЕСМ, 1951 р.; , Джон Мочлi i Преспер Еккерт, Джон фон Нейман (John von Neumann, 1903-1957), Electronic Discrete Variable Computer EDVAC, 1952 р.)

Протягом механiчного, релейного i на початку електронного перiоду розвитку цифрова обчислювальна технiка залишалася областю технiки, науковi основи якої тiльки дозрiвали.

Першими складовими майбутньої науки використаними надалi для створення основ теорiї ОМ, явилися дослiдження двоїчної системи числення, проведенi Лейбницом (XYII сторiччя), алгебра логiки, розроблена Джорджем Булем (XYIII сторiччя), абстрактна машина ("машина Т'юринга"), запропонована генiальним Т'юрингом у 1936 р., використана для доказу можливостi механiчної реалiзацiї будь-якого алгоритму, що має рiшення, теоретичнi результати Шеннона, Шестакова, Гаврилова (30-i роки н.с.), якi об'єднали електронiку з логiкою. Принципи побудови цифрових ЕОМ, висловленi Еккертом i Нейманом (США, 1946 р.) i, незалежно, Лебедєвим (СРСР, 1948 р.) стали завершенням першого етапу розвитку науки про ЕОМ.

Цифрова обчислювальна технiка в цей час була ще недосконалою i багато в чому поступалася аналоговiй, що мала у своєму арсеналi механiчнi iнтегратори, машини для рiшення диференцiйних рiвнянь та iн.

Проте, на наступному етапi цифрова технiка зробила безпрецендентний ривок за рахунок iнтелектуалiзацiї ЕОМ, у той час як аналогова технiка не вийшла за рамки засобiв для автоматизацiї обчислень.

Подальшому розвитку цифрової технiки сприяло становлення науки про комп'ютери. Науковi основи цифрових ЕОМ у цей час поповнилися теорiєю цифрових автоматiв, основами програмування, теорiєю штучного iнтелекту, теорiєю проектування ЕОМ, комп'ютерними технологiями рiзноманiтних iнформацiйних процесiв, що забезпечили становлення нової науки, що одержала назву "Computer Science" (комп'ютерна наука) у США i "iнформатика" у Європi. Великий внесок у її розвиток внесли вченi України про що буде сказано нижче.

В СРСР, у тому числi в Українi, поняття "обчислювальна технiка" довгий час використовувалося як для позначення технiчних засобiв, так i науки про принципи їхньої побудови i проектування.

В даний час для цiєї цiлi використовується термiн "iнформатика", що позначає науку про одержання, передачу, збереження й опрацювання iнформацiї. У свою чергу, її роздiляють на теоретичну i прикладну.

Теоретична iнформатика займається математичним моделюванням iнформацiйних процесiв. Прикладна охоплює питання побудови та проектування ЕОМ, мереж, мультимедiа, комп'ютернi технологiї iнформацiйних процесiв i iн. Головною науковою базою прикладної iнформатики є електронiка (мiкроелектронiка) i теорiя штучного iнтелекту. Об'єднавши в одне два слова: iнтелект i електронiка, одержимо для прикладної iнформатики бiльш вдалу, як нам здається, назву IНТЕЛЕКТРОНIКА - "iнтелектуальна" електронiка.

Слiд зазначити, що в галузi штучного iнтелекту, незважаючи на багато досягнень, ми стоїмо лише на самому початку розвитку цього важливого наукового напрямку, i тут вiдчиняються величезнi перспективи зближення ЕОМ iз "iнформацiйними" можливостями людини.

Трохи iсторiї. У 1870 р (за рiк до смертi Беббiджа) англiйський математик Джевонс сконструював (мабуть, першу у свiтi) "логiчну машину", що дозволяла механiзувати найпростiшi логiчнi висновки.

У Росiї про роботу Джевонса стало вiдомо в 1893 р., коли професор унiверситету в Одесi I.Слешинський опублiкував статтю "Логiчна машина Джевонса" ("Вiсник дослiдної фiзики та елементарної математики", 1893 р., №7).

"Будiвельниками" логiчних машин у дореволюцiйнiй Росiї стали Павло Дмитрович Хрущов (1849-1909) i Олександр Миколайович Щукарєв (1884-1936), що працювали в навчальних закладах України.

Першим вiдтворив машину Джевонса проф.Хрущов. Примiрник машини, створений їм в Одесi, одержав "у спадщину" професор Харкiвського технологiчного iнституту Щукарєв, де вiн працював починаючи з 1911 р. Вiн сконструював машину наново, привнесши в неї цiлий ряд удосконалень, i неодноразово виступав iз лекцiями про машину i про її можливi практичнi застосування. Одна з лекцiй була прочитана в 1914 р. у Полiтехнiчному музеї в Москвi. Присутнiй на лекцiї проф. А.Н.Соков писав:

"Якщо ми маємо арифмометри, що складають, що вiднiмають, що множать мiльйоннi цифри поворотом важеля, то, очевидно, час потребує мати логiчну машину, спроможну робити безпомилковi висновки й умовиводи одним натисканням вiдповiдних клавiш. Це збереже масу часу, залишивши людинi галузь творчостi, гiпотез, фантазiї, натхнення - душу життя". Цi пророчi слова були сказанi в 1914 р.! (Журнал "Вокруг света", №18, статья А.Н.Сокова "Мыслительная машина").

Слiд зазначити, що самий Джевонс, першостворювач логiчної машини, не бачив для неї яких-небудь практичних застосувань.