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