Краткая история создания средств вычислительной техники

Машины должны работать. Люди должны думать.

Девиз компании IBM.

После того, как компьютер научат считывать мысли,

Время на размышление у человека не останется.

Валерий Красовский.

Доэлектронная эпоха.

3000 лет до н. э. — в Древнем Вавилоне были изобретены первые счёты - абак.

500 лет до н. э. — в Китае появился более «современный» вариант абака с косточками на соломинках — суаньпань.

87 год до н. э. — в Греции был изготовлен «антикитерский механизм» — механическое устройство на базе зубчатых передач, представляющее собой специализированный астрономический вычислитель.

В XIII веке Луллий Раймунд создал логическую машину в виде бумажных кругов, построенных по троичной логике.

1492 год — Леонардо да Винчи в одном из своих дневников приводит эскиз 13-разрядного суммирующего устройства с десятизубцовыми кольцами. Хотя работающее устройство на базе этих чертежей было построено только в XX веке, всё же реальность проекта Леонардо да Винчи подтвердилась.

 

 

Рис. 10.1. Леона́рдо ди сер Пье́ро да Ви́нчи (1452 —1519), — итальянский художник (живописец, скульптор, архитектор) и учёный (анатом, естествоиспытатель), изобретатель, писатель, музыкант, один из крупнейших представителей искусства Высокого Возрождения, яркий пример «универсального человека»

 

XVI век — в России появились счёты, в которых было 10 деревянных шариков на проволоке. Десятичный абак, или русские счеты, в которых используется десятичная система счисления и возможность оперировать четвертями, десятыми и сотыми дробными долями появились в России на рубеже XV — XVI веков и активно применялись в торговле вплоть до последнего десятилетия XX века.

В 1605 году Френсис Бэкон описал систему, буквы алфавита которой могут быть сведены к последовательностям двоичных цифр, которые в свою очередь могут быть закодированы как едва заметные изменения шрифта в любых случайных текстах. Важным шагом в становлении общей теории двоичного кодирования является замечание о том, что указанный метод может быть использован применительно к любым объектам.

 

 

Рис. 10.2. Фрэ́нсис Бэ́кон (1561 —1626) — английский философ, историк, политик, основоположник эмпиризма и английского материализма., Бэкон был сторонником строго обосновываемого, доказательного научного подхода. Идеолог и один из разработчиков научного подхода. Пионер двоичного кодирования информации.

 

В 1623 году Вильгельм Шиккард придумал «Считающие часы» — первый арифмометр, умевший выполнять четыре арифметических действия.

 

 

Рис. 10.3 Вильге́льм Шиккард (1592, г —, Тюбинген) — немецкий учёный, астроном, математик и востоковед, создатель первого, арифмометра

 

 

Рис. 10.4. Машина Шиккарда

 

Рис. 10.4. Блез Паскаль в 1642 году (в возрасте 19 лет!) начал создавать суммирующую механическую машину («Паскалина»), и в течении 10 лет создал более 50 её вариантов.

 

 

Рис. 10.5. Блез Паска́ль (1623— 1662) — французский математик, механик, физик, литератор и философ. Классик французской литературы, один из основателей математического анализа, теории вероятностей и проективной геометрии, создатель первых образцов счётной техники, автор основного закона гидростатики.

 

Великий немецкий философ, логик, математик, механик, физик, юрист, поэт. историк и изобретатель Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646-1716) первым изобрёл и в 1703 г. Подробно описал двоичную систему счисления и двоичную арифметику— фундаментальную основу всех современных компьютеров. А незадолго до этого, в 1679 г., написал работу, в которой излагались теоретические принципы устройства компьютера (почти за триста лет до выхода первой книги Тьюринга по этому вопросу). и даже сделал чертёж вычислительной машины, работающей на её основе.

 

 

Рис. 10.6. Го́тфрид Ви́льгельм Ле́йбниц (1646 —1716) — немецкий философ, логик, математик, механик, физик, юрист, историк, дипломат, изобретатель

 

В 1673 году, Лейбниц создал механический калькулятор (арифмометр), собственной конструкции. выполняющий сложение, вычитание, умножение и деление чисел, а также извлечение корней и возведение в степень. Машина была продемонстрирована во Французской академии наук и Лондонском королевском обществе.

 

 

Рис. 10.7. Счётная машина Лейбница

 

 

Ещё в XVIII веке, а именно в 1725 году Базиль Бошо (Basile Bouchon) впервые предложил новый способ управления ткацким станком с помощью перфорированной бумажной ленты.

 

Рис. 10.8. Ткацкий станок Базиля Бушо, управляемый перфорированной лентой.

 

В 1728 году Жан-Батист Фалькон (Jean-Baptiste Falcon) внес улучшение в ткацкий станок Бошо: управление с помощью рулона бумажной перфорированной лентой он заменил набором отдельных карт, прикрепленных друг к другу. Это позволяло быстро вносить изменения в программу. А

 

 

Рис. 10.9. Ткацкий станок Жан-Батист Фалькона, управляемый перфорированными картами.

Перфоленты и перфокарты использовались как средства ввода и вывода информации до 80- х годов XX – го века!

1822 год — английский математик Чарльз Бэббидж изобрёл, но не смог построить, первую разностную машину (специализированный арифмометр для автоматического построения математических таблиц).

 

 

Рис. 10.10. Чарльз Бэббидж (1791—1871) — английский математик, изобретатель первой аналитической вычислительной машины. Иностранный член-корреспондент Императорской академии наук в Санкт-Петербурге.

 

В 1822 году англичанин Чарльз Бэббидж приступил к проектированию аналитической машины, принципы программирования которой напрямую восходят к станкам Фалькона. Это был проект компьютера общего назначения, с применением перфокарт в качестве носителя входных данных и программы, а также парового двигателя в качестве источника энергии. Одной из ключевых идей было использование шестерен для выполнения математических функций. Машина Бэббиджа содержала все основные узлы современной ЭВМ. Создание машины Бэббиджем закончено не было.

Ада Лавлейс (1815-1842), дочь лорда Байрона и подруга Ч. Бэббиджа является первым программистом и написала первую программу (1843 г.) для аналитической машины Бэббиджа, хотя это утверждение и значение её вклада многими оспаривается. Тем не менее, 10 декабря названо Днем программиста в честь родившейся также в этот день первой представительницы этой не слишком древней профессии.

 

 

Рис. 10.11. Авгу́ста А́да Кинг (урождённая Ба́йрон), графиня более известная как Ада Лавлейс (10 декабря 1815 — 1852) — английский математик. Составила первую в мире программу (для машины Бэббиджа). Ввела в употребление термины «цикл» и «рабочая ячейка», считается первым программистом в истории.

 

1855 год — братья Георг и Эдвард Шутц (англ. George & Edvard Scheutz) из Стокгольма построили первую разностную машину на основе работ Чарльза Бэббиджа.

 

 

Рис. 10.12. Разностная машина Быббиджа, построенная братьями Георгом и Эдвардом Шутцами.

 

В 1890 году Герман Холлерит  изобрёл оборудование для работы с перфокартами и электромеханические механизмы сортировки (табуляторы),, чтобы обработать поток данных десятилетней переписи, переданный под мандат в соответствии с Конституцией. которое имело значительный успех при переписях населения США в 1890-м и 1900-м г. Компания Холлерита в конечном счёте стала ядром IBM.

 

 

Рис. 10.13. Герман Холлерит (1860 — 1929) — американский инженер и изобретатель немецкого происхождения.

 

Зарождение электроники.

В1873 году британский учёный Фредерик Гутри открыл термоэлектронную эмиссию лежащую в основе (вакуумных ламповых с прямым накалом) диодов.

В 1874 году немецкий учёный Карл Фердинанд Браун открыл принцип действия кристаллических (твёрдотельных) диодов.

 

 

Рис. 10.14. Карл Фердинанд Браун (1850 - 1918) — немецкий физик, лауреат Нобелевской премии по физике в 1909 г

 

В 1899 году Карл Браун запатентовал выпрямитель на кристалле. Джэдиш Чандра Боус развил далее открытие Брауна в устройство применимое для детектирования радио.

В конце XIX века устройства подобного рода были известны под именем выпрямителей, и лишь в 1919 году Вильям Генри Иклс ввёл в оборот слово «диод», образованное от греческих корней «di» — два, и «odos» — путь.

Эле́ктрова́куумный трио́д, или просто трио́д, — электронная лампа, позволяющая входным сигналом управлять током в электрической цепи изобретён и запатентован в 1906 году американцем Ли де Форестом. Обычно используется для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов.

 

 

Рис. 10.15. Ли де Фо́рест (1873 – 1961), — американский изобретатель, имеющий на своём счету 300 патентов на изобретения. Де Форест изобрёл триод — электронную лампу, которая принимает на входе относительно слабый электрический сигнал и затем усиливает его. Де Форест является одним из отцов «века электроники», потому что триод помог открыть дорогу широкому использованию электроники, в том числе стал основой первых ЭВМ.

 

В 1920 году У. Г. Икклзом. и Ф. У. Джорданом была опубликована Практическая схема триггера в патенте Великобритании № 148582 заявленном 21 июня 1918 г.

Первые патенты на принцип работы полевых транзисторов были зарегистрированы в Германии в 1928 году (в Канаде, 22 октября 1925 года) на имя австро-венгерского физика Юлия Эдгара Лилиенфельда. В 1934 году немецкий физик Оскар Хайл. запатентовал полевой транзистор. Однако эти приборы не были использованы для создания электронных устройств.