Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

История развития средств вычислительной техники (Появление электронных вычислительных средств)

Содержание:

Введение

Данная работа имеет актуальность в первую очередь в связи с использованием англоязычных ресурсов ввиду недостатка данных в русскоязычном информационном поле. В данной работе история развития средств вычислительной техники представлена с точки зрения англоязычного взгляда на тему работы. Особенно важно соблюдать историческую достоверность в области вычислительной техники, чтобы формирование стандартов соответствовало реальным потребностям, которые вычислительной технике предстоит удовлетворить.

Тема работы: История развития средств вычислительной техники. Цель работы – изучить англоязычные источники по теме работы, точно описать основные исторические события в этой сфере. Целью работы не ставится изучение новейших открытий и изобретений начиная с 90-х годов XX века, так как эти события ввиду появления сети Интернет достаточно широко и точно описаны с доказательствами высокой точности.

Задачей работы является предоставление точной и достоверной информации по теме исследования, начиная с древнейших времен, заканчивая концом XX века.

Объект исследования – исторические события в сфере вычислительной техники.

Предмет исследования – история развития средств вычислительной техники.

Методы исследования: в работе применялись общетеоретические методы, а также наблюдение, сравнение, сопоставление.

Текстовая часть

1.Вычислительная техника в Доисторический период и Античность

Вычислительные средства потребовались человечеству в тот момент, когда люди научились считать. Человек начал искать средства упрощения вычислений. Первым вычислительным средством были пальцы человека. Позже люди начали использовать различные материальные объекты, в которых один объект означал одну единицу. Самым древним считается археологический артефакт Кость Ишанго, обнаруженный на территории Конго появление которой датируется приблизительно 19000 годом до н.э. Это инструмент, сделанный из малоберцовой кости бабуина с прикреплённым к одному из её концов острым отщепом кварца и тремя рядами насечек по всей её длине. Однако её применение для счета окончательно не доказано. Первым вычислительным средством, назначение которого было доказано является абак. Это счетная доска, применявшаяся для арифметических вычислений начиная с приблизительно 2700–2300 до н.э. Первым абаком пользовались шумеры, у которых была принята шестидесятеричная система счисления. Устройство использовало таблицу последовательных колонок которые разграничивали последовательные величины. Использование абака в Древнем Египте упомянуто греческим историком Геродотом, который описывал, как египтяне перекладывали камушки справа налево, в противоположную сторону, по сравнению с греческой системой счета. В Персии, во времена державы Ахменидов, около 600 лет до н.э. персы впервые начали использовать абак для счета. Первое археологическое свидетельство об использовании абака в Греции датируется 5 веком до н.э. Демосфен отмечал, что счет с использованием камушков был слишком сложным. Самым древним обнаруженным абаком можно считать табличку, найденную в 1846 году, которая датируется 300 годом до н.э. Она представляет собой табличку из белого мрамора размером 149x75x4.5см, на которой расположены пять групп маркировок. В центре таблички расположен набор пяти параллельных линий, одинаково разделенных вертикальной линией, завершый с полукругом в пересечении самой нижней горизонтальной линии и единственной вертикальной линии. Ниже этих линий - широкое место с горизонтальной трещиной, разделяющей табличку. Ниже этой трещины расположена другая группа одиннадцати параллельных линий, снова разделенная в две секции линией, перпендикулярным им, но с полукругом наверху пересечения. Третья, шестая и девятая из этих линий отмечены с крестом, где они пересекаются с вертикальной линией. Китайским аналогом абака является суаньпань. Различные виды абака использовались римлянами, индийцами, китайцами, русскими, японцами, корейцами, американскими индейцами. Абак используется и в XXI веке, в частности абак Кранмера предназначен для использования незрячими людьми. Отдельно стоит отметить факт начала применения нуля древними египтянами приблизительно в 1700 году до н.э. Ноль использовался для обозначения базового уровня в изображениях пирамид, который, в свою очередь, использовался для измерения высоты объекта относительно базового уровня. Приблизительно в 200 году до н.э. индийский математик Пингала впервые описал двоичную систему счисления. Ноль назывался словом Śūnyatā, в переводе "ничего". Первым и истории аналоговым вычислительным средством был Антикитерский механизм. Он был предназначен для определения: положения Солнца, положения Луны, солнечных и лунных затмений, даты важнейших греческих игр и праздников. Представляет собой календарь, астрономическое, метеорологическое, образовательное и картографическое устройство. В 9 году н.э. китайские математики впервые использовали отрицательные числа. Для обозначения положительных чисел использовались красные счетные палочки, для обозначения отрицательных – черные счетные палочки. В XXI веке в финансовой сфере для обозначения положительных чисел используется черный цвет, а для обозначения отрицательных – красный цвет. В 60 году н.э. Герон Александрийский, которого считают одним из величайших изобретателей в истории человечества, изобрел первое в мире программируемое устройство. Им являлся вал со штырьками с намотанной на него верёвкой. Также ему причисляются множество изобретений в сфере автоматизации. Приблизительно в 400 году н.э. индийские математики изобрели логарифм. В частности стоит отметить математика Вирасену, который работал над понятием двоичного логарифма.

2. Вычислительная техника в Средние века

В 639 году индийский математик Брамагупта впервые описал Индо-Арабскую систему счисления, которой на 2017 год является самой популярной системой счисления. В 725 году китайский изобретатель Лян Лин-цзань совместно с И Сином изобрел первые в мире полностью механические часы. В 820 году персидский математик Мухаммад ибн Муса аль-Хорезми описал основы современной алгебры в книге Китаб аль-джебр ва-ль-мукабала. Слово алгоритм произошло от слова "Algoritmi" (латинизированный вариант), которое употреблял аль-Хорезми. В 850 году арабский математик Аль-Кинди положил основу криптоанализу, изобрел несколько новых методов разгадки шифров. В частности, ему приписывают изобретение частотного криптоанализа, в котором возможно посредством отслеживания изменения частоты появления букв мог быть проведен анализ, и тем самым взломан шифр. В его текстах также освещают такие темы как методы криптоанализа, шифрования, криптоанализа отдельных шифров, и статистический анализ букв и комбинаций букв в арабском языке. В 850 году также была изобретена полностью автоматическая флейта и управляемый водой орган, который мог автоматически играть заменяемые цилиндры. В 1000 году изобретена планисфера, за авторством Аль-Бируни которая является разновидностью аналогового компьютера. Помимо этого Аль-Бируни изобрел механический лунно-солнечный календарь, который считается ранним экземпляром фиксированной-зашитой машиной работы со знаниями. В XI веке Абу Исхак Ибрахим ибн Яхья ан-Наккаш аз-Заркали изобрел экваториум, с помощью которого без вычислений, используя геометрическую модель предоставления средней и аномалистической позиции небесных тел, можно было определить положение Луны, Солнца, и других небесных объектов. 1150 год в истории вычислительной техники ознаменовал изобретение торкветума за авторством Джабира ибн Афлаха, который можно считать аналоговым вычислительным устройством. Нетрудно заметить, что в период XI и XII столетий было изобретено множество приборов, связанных с астрономией. Торкветум представляет собой инструмент, который позволяет производить измерения в различных системах небесных координат — горизонтальной, экваториальной и эклиптической. В 1206 году Абу аль-Из ибн Исмаил ибн аль-Раззаз аль-Джазари изобрел программируемого манекена робота-гуманоида. Считается, что это самая первая серьезная попытка попытка разработать робота. В 1300 году Раймунд Луллий изобрел устройство для вычисления ответов на философские вопросы посредством логической комбинаторики. Спустя несколько веков идею позаимствовал Готфрид Вильгельм Лейбниц, тем самым сделав её одной из основополагающих элементов в информационной науке и в вычислительной науке. Приблизительно в 1400 году в Керальской школе астрономии и математики в Южной Индии была изобретена система счисления с плавающей запятой. Приблизительно в то же время был Гияс-ад-дин Джамшид ибн Масуд аль-Каши изобрел аналоговый компьютер, используемый для определения времени дня в которое будут происходить планетарные соединения, и для выполнения линейной вставки. Он также изобрел механический планетарный компьютер, который он назвал Пластиной Зон, которая могла бы решить ряд планетарных проблем графически, включение предсказания правильных положений в долготе Солнца и Луны, а также планет, широту Солнца, Луны, и планет, и траекторию движения Солнца. Инструмент также включил алидаду и линейку. Также в XV веке Шихаб ад-Дин Абу-л-Аббас Ахмад ибн Али ибн Ахмад аль-Калкашанди приводит список шифров, которые включают шифр подстановки и перестановочный шифр, и впервые, шифр с множественными заменами для каждого письма с открытым текстом. Также он помечает наборы букв, которые не могут появляться в одном слове. В 1492 году Леонардо да Винчи изобрел механический калькулятор, состоящий из сцепленных шестерней, способный складывать и вычитать. До сих пор неизвестно, подразумевался ли под этим изобретением именно калькулятор или это было устройство с другим предназначением. Да Винчи также были сделаны многие другие изобретения, слабо относящиеся к теме работы, например механический рыцарь, который мог двигаться при помощи шкив и кабелей. В 1588 году Йост Бюрги обнаружил натуральные логарифмы. Открытие произошло параллельно с Джоном Непером, который, в свою очередь, изобрел неперовы палочки. Их суть сводится к следующему: счетный прибор состоит из 10 палочек, имеющих форму удлинённого прямоугольного параллелепипеда. Каждая из боковых граней палочки делится поперечными чертами на 9 квадратов, разделённых проводимыми в одном и том же направлении диагоналями на пары треугольников. Эти квадраты содержат в себе результаты умножения одного из первых 9 чисел в последовательном порядке от 1 до 9, причем в случае, если результат умножения представляет двузначное число, то его десятки помещаются в верхнем треугольнике, а единицы в нижнем. Для представления нулей некоторые из боковых поверхностей палочек оставляются не занятыми числами. Прибор позволял умножать, делить, извлекать квадратный и кубический корень. В 1622 году Уильям Отред разработал логарифмическую линейку, разработанную на основе доработанного способа Эдмунда Гюнтера. Отред также известен, как один из создателей современной математической символики. В 1623 году Вильгельм Шиккард сделал рисунок арифмометра. На момент XXI века сохранились только чертежи, заново обнаруженные только в 1957, чертежи не оказали никакого влияния на развитие механических калькуляторов.

3. Вычислительная техника в Новое время

В 1642 году Блез Паскаль, разработав механический калькулятор, Суммирующую машину Паскаля, известную как Паскалин, представленную публике в 1645 году, дал начало разработке механических калькуляторов в Европе, а затем, и в остальном мире. Это был первый в мире прибор с управляемым несущим механизмом. Паскаль построил 50 образцов, перед тем, как выпустил первый экземпляр. В 1668 году Сэр Сэмюэль Морленд выпустил счетную машину, предназначенную для счета фунтов стерлингов до появления десятичного дробления. В 1671 году немецкий математик Готфрид Вильгельм Лейбниц разработал устройство для проведения операции умножения, сложения и деления. Прибор мог умножать номера от 5 до 12 знаков, чтобы получить число не более с 16 знаками. В 1685 году Лейбниц описал устройство, которое при сочетании с Паскалином способно производить сложение, вычитание, умножение, деление. Доказательств, что такое устройство было построено на момент 2017 года нет. В 1709 году Джованни де Полени построил первый калькулятор, который использовал механизм типа "вертушка". В приборе использовалось зубчатое колесо с изменяемым количеством зубьев и ручной привод впервые был был заменён альтернативной энергией от падающего груза. В 1774 году Филипп Маттеус Ган успешно сделал первую счетную, способную производить основные четыре математические операции. Конструкция устройства имела круглую форму и содержала в своем составе элементы, известные как «ступенчатые валики Лейбница». Каждый из валиков оканчивался стержнем с десятью делениями от 0 до 9, который можно было поднимать или опускать на любое число делений, тем самым задавая цифры. В 1786 году Иоганн Гельфрих фон Мюллер впервые выдвинул идею разностной машины, что впоследствии на практике стало Разностной машиной Чарльза Бэббиджа. Считается первым, кто предложил использовать метод разностей при вычислениях и и вывод результатов в печатном виде. Ему приписывается разработка малогабаритного механического калькулятора. В 1801 году Жозеф Мари Жаккар разработал автоматические ткацкие станки, которые работали под управлением перфокарт, с заранее заданной программой. Первое упоминание о перфокартах появилось именно в это время. В 1820 году Чарльз Хавьер Томас де Кольмар изобрел арифмометр, который, спустя 30 лет, после его изобретения стал первым серийно выпускаемым механическим калькулятором. Операторы могли производить алгоритмы умножения и деления относительно быстро. Устройство было основано на изобретениях Паскаля и Лейбница. В 1822 году Чарльз Бэббидж построил разностную машину Чарльза Бэббиджа. Для счета использовалась десятичная система счисления, машина должна была уметь вычислять значения многочленов до шестой степени с точностью до 18-го знака. Из-за трудностей её реализации работа над машиной была приостановлена, однако часть машины начала функционировать, производя вычисления с большей точностью, чем предполагалось. Примечательным в этой работе является тот факт, что машина планировалась стать универсальным вычислительным устройством, которым впоследствии стал цифровой компьютер. Планировалась вторая версия этой машины, так и не увидевшая свет при жизни изобретателя и была собрана в честь двухсотлетия со дня его рождения в 1991 году. В 2000 году был собран принтер, предназначенный для печати результатов вычислений этой машины. В 1832 году Семён Николаевич Корсаков предложил использовать перфокарты для хранения и поиска информации. Он собрал несколько машин для демонстрации его идеи, включая так называемый прямолинейный гомеоскоп. Корсаков является пионером русской кибернетики. Сконструировал ряд устройств: гомеоскоп прямолинейный с неподвижными частями, гомеоскоп прямолинейный с подвижными частями, плоский гомеоскоп, идеоскоп, простой компаратор. В 1834 году Бэббидж разработал и начал собирать Аналитический Двигатель. Программа в этой машине могла находиться только в Постоянном Запоминающем Устройстве, в виде перфокарт. Бэббидж продолжал работать над этой машиной долгие годы, однако начиная с 1840 года изменения в устройство были минимальными. Машина оперировала бы сороказначными числами, в памяти могли бы храниться пятидесятизначные числа. В работе использовались бы несколько перфокарт, для программ и данных. Предполагалось, что машина должна была производить операцию сложения за три секунды, а умножение и деление за время от двух до четырех минут. Предполагалось питание от парового двигателя. В конечном итоге только несколько деталей были закончены. В 1835 году Джозеф Генри изобрел электромеханическое реле. В 1842 году Тимолеон Морей изобрел прибор арифморель с интуитивно понятным пользовательским интерфейсом, особенно для умножения и деления чисел, ввиду того, что результат отображался практически сразу после ввода данных. Прибор так и не вошел в серийное производство, так как был сложным в устройстве и хрупким. В 1847 году Бэббидж разработал вторую разностную машину, упрощенную по сравнению с первой версией машины, но никто не захотел финансировать её производство, и устройство осталось только в виде чертежей. В 1848 году Джордж Буль разработал булеву алгебру, которая широко применяется в двоичном типе операций. В 1851 году арифмометр де Кольмара вошел в серийное производство. В 1853 году была построена Табулирующая машина, являющаяся полноценной разностной машиной. Эта машина могла печатать результат, как и задумывал Бэббидж. В 1858 году такая машина была приобретена Обсерваторией Дадли, для того, чтобы производить наборы астрономических таблиц. Директор обсерватории был уволен за покупку машины из-за того, что покупку посчитали экстравагантной выходкой, машина никогда больше не использовалась, и впоследствии была отправлена в музей. В 1869 Уильямом Стэнли Джевонсом была построена первая логическая машина, для которой существовало практическое применение. В 1875 Мартин Виберг построил подобное дифференциальной машине устройство, предназначенное для построения логарифмических таблиц. В 1879 комитет исследующий возможность завершения построения Аналитической машины признал это невозможным, так как Чарльз Бэббидж к тому моменту умер. Проект был по большей части заброшен. В 1884 году Дорр Фелт изобрел комптометр. Это был первый калькулятор, в котором операнды вводятся через нажатие кнопок. Устройство очень быстро делало расчеты, скорость расчета зависит от скорости ввода данных, опытный оператор мог нажать все нужные кнопки сразу, тем самым вычисления могли производиться с большей скоростью, чем в электронном калькуляторе. Производился этот прибор с 1887 до середины 1970-х, при этом постоянно совершенствовался. Ограниченное применение этого прибора сохранилось вплоть до 1990-х годов. Электромеханические версии этих приборов начали производиться в 1930-х, но были более медленными и менее надежными. Это был первый полностью электронный калькулятор, первый экземпляр был построен в 1961 году. Комптометр был, в первую очередь устройством, предназначенным для операций сложения, но также умел вычитать, умножать и делить. Клавиатура этого прибора состояла из восьми или более рядов, в каждом ряду было по 9 клавиш. Существовали и специализированные устройства для подсчета курса валют или величин в английской системе мер. В 1886 Герман Холлерит разработал первый табулятор – электромеханическая машина, предназначенная для автоматической обработки числовой и буквенной информации, записанной на перфокартах, с выдачей результатов на бумажную ленту или специальные бланки. В 1889-1890 году при переписи населения США подсчеты впервые производились с помощью табулятора Холлерита. В 1895 Германом Холлеритом основана "Tabulating Machine Company", которая впоследствии стала компанией IBM. В 1899 Язу Райочи начал разработку автоматического абака. Он провел независимое исследование вычислительных машин, а через три года завершил работу над двоично-пятеричной механической настольной вычислительной машиной. Патент на машину был оформлен в 1902 году. В 1906 году Генри Бэббидж, сын Чарльза Бэббиджа, построил вертящийся механизм Аналитической машины, которую спроектировал его отец, для того, чтобы доказать, что деталь способна работать. Машина не была построена целиком. В том же году была изобретена радиолампа за авторством Ли де Фореста, которая использовалась в ранних электронных вычислительных устройствах. Помимо этого в 1906 году Герман Холлерит представил коммутационную панель, которую можно перенастроить посредством замены проводов.

4. Вычислительная техника в Новейшее время

В 1919 была представлена схема триггера за авторством Фрэнка Уилфреда Джордана и Уильяма Генри Экклса. В 1924 Вольтер Боте построил логический вентиль с оператором "AND", схему совпадения, для использования в экспериментах в области физики, за что он получил Нобелевскую премию по физике в 1954 году. Различные цифровые схемы используют такой подход. В 1928 году компания IBM стандартизирует перфокарты с 80 столбцами данных на прямоугольных отверстиях. Известные также, как карты IBM, они являлись основным стандартом перфокарт в течение приблизительно полувека. В 1930 году Вэнивар Буш построил частично электронную разностную машину, способную решать дифференциальные уравнения. В том же году Уэльский физик Чарльз Эрил Уен-Уильямс использовал кольцо тиратронов, чтобы построить бинарный цифровой счетчик с целью подсчета испускаемых Альфа-частиц. В 1931 году Курт Фридрих Гёдель в Венском Университете издал документ на универсальном формальном языке, основанном на арифметических операциях. В том же году IBM выпустила IBM 601, машину единичной записи, которая могла считать и умножить два числа с перфокарты и вывести результат посредством его отображения на свободное место перфокарте. Максимально поддерживалось восемь символов на каждое из двух чисел. С 1934 по 1936 год инженер Акира Накашима, работавший в компании NEC, опубликовал серию документов, представлявших теорию соединения с коммутацией каналов. Это дало начало цифровой электронике, в том числе в цифровых компьютерах и других областях современных технологий. Алан Тьюринг издал документ о вычислимых числах, которая переформулировала результаты Курта Гёделя. В его бумаге также описана известная Машина Тьюринга, по многим аспектам превосходившая формальную систему Гёделя. В 1937 году Джордж Роберт Штибиц, работавший в Bell Telephone Laboratories сконструировал демонстрацию 1-битного сложителя, использовавшего реле. Это был один из первых бинарных компьютеров, хотя на том этапе это была всего лишь демонстрация. Исследования привели к изобретению Компьютера комплексных чисел в 1940 году. В том же году Клод Элвуд Шеннон написал основанную на своей магистерской работе того же года статью «Символический анализ релейных и переключательных схем». В этой работе он цитировал и доработал теорию соединения с коммутацией каналов Акиры Накашимы. В 1938 Конрад Цузе закончил первый механический бинарный программируемый компьютер, названный "Z1". Он был основан на булевой алгебре и содержал некоторые базовые компоненты, присутствующие в современных устройствах, и использовал бинарную систему и вычисления с плавающей запятой. Запатентовано это устройство было в 1936 году. Конструкция позволяла хранить 64 22-битовых вещественных числа, каждое из которых состояло из 14-битовой мантиссы и 8 бит, отводившихся под знак и порядок. Тактовая частота составляла 1 Гц, быстродействие — в среднем 1 умножение за 5 секунд. Машина была снабжена устройством чтения перфокарт и приводилась в движение мотором от пылесоса мощностью в 1 киловатт. Умножение и деление выполнялись при помощи той же процедуры повторных сложений и вычитаний, которую использовал ещё Блез Паскаль в конструкции своей суммирующей машины. Считываемые инструкции программы тут же исполнялись, не загружаясь в память. Z1 работал ненадёжно из-за недостаточной точности исполнения составных частей. Для выполнения расчётов в практическом применении машина не использовалась. В годы Второй Мировой Войны оригинал машины был уничтожен, была воссоздана копия этой машины в 1989 году. Машина не являлась компьютером общего назначения, потому что в ней отсутствовали возможности зацикливания. В 1939 Уильям Реддингтон Хьюлетт и Дэвид Паккард учредили Hewlett-Packard Company, ныне известную как HP, что считается началом существования Кремниевой Долины. HP стала одной из самых крупных технологических компаний конца XX - начала XXI веков. В 1939 году Джон Винсент Атанасов совместно с его помощником Клиффордом Берри закончил работу над прототипом шестнадцатибитного сумматора. Это было первое в мире устройство, использовавшее вакуумные трубки для вычислений. За Атанасовым также числится построение первого цифрового вычислительного устройства без движущийся частей, собранного тремя годами позднее. В 1939 Конрад Цузе закончил работу над компьютером Z2, с новым арифметическим модулем, использующим логику реле. Ровно как и Z1 у него отсутствовала функция зацикливания. В 1939 году Гульмут Шрейер завершил работу над прототипом десятибитного сумматора, использующего вакуумные трубки, а также прототип памяти, использовавший неоновые лампы. В 1940 году Сэмьюэл Уильямс и Джордж Роберт Штибиц закончили работу над калькулятором, который мог работать с комплексными числами, и назвали это устройство Калькулятор Комплексных Чисел. Для его логики использовались части коммутационной системы телефонной связи. Состоял из 450 реле, 10 поперечных переключателей. Вместо того, чтобы требовать непосредственного присутствия одного пользователя перед устройством, были задействованы три клавиатуры в различных частях здания, в котором он располагался, в формате телетайпа. Одновременно мог использоваться только один телетайп, на нем же автоматически и отображался результат вычислений. 9 сентября 1940 года телетайп разместили в Дартмутском колледже, с соединением через Нью-Йорк. 11 мая 1941 года Конрад Цузе закончил работу над компьютером Z3, первым в мире работающим программируемым компьютером. Устройство использовало двоичную систему Лейбница, числа с плавающей запятой с семибитной экспонентой, четырнадцатибитной мантиссой, и знаковым битом. Память использовала 64 слова, что требовало более чем 1400 реле, дополнительные 1200 реле присутствовали в арифметических блоках и блоках управления. Ввод и вывод били в виде десятичных чисел с плавающей запятой, данные хранились на перфолентах. Хотя команды перехода не были доступны в этом устройстве, в целом Z3 мог исполнять роль универсального компьютера. Устройство могло производить от трех до четырех операций сложен я в секунду и одну операцию умножения за промежуток от трех до пяти секунд. В 1942 году Джон Винсент Атанасов и Клиффорд Берри закончили работу над специализированным калькулятором, позднее названным "ABC". В нем появилась двоичная арифметика и триггеры, но особая специализация машины и неспособность к изменяемости вычислений из-за отсутствия хранимой в памяти компьютерной программы сделали его малоприменимым за пределами решения систем линейных уравнений. В 1942 году Гельмут Хольцер построил аналоговый компьютер для вычисления траектории ракет V-2. В 1942 году Конрад Цузе разработал компьютер S1, первый технологический компьютер, используемый концерном Henschel-Werke для измерения площади крыла. В 1943 году Макс Ньюман и Чарльз Эрил Уен-Уильямс с командой в GC&CS закончили работу над Heath Robinson, машиной для взлома шифров. Эта машина специализировалась только на взломе шифров, и не была компьютером общего назначения, но была логическим устройством, использующим комбинацию электроники и логики реле. Устройство могло считывать данные в количестве 2000 символов в секунду от двух замкнутых в круг бумажных лент, каждая содержавшая около 1000 символов. В 1943 году Уильямс и Штибиц закончили работу над релейным интерполятором, являющимся программируемым калькулятором. Инновационной являлась повышенная надежность, так как устройство использовало двоично-пятеричный формат, используя семь реле на каждый знак, из которых непосредственно два должны быть в состоянии "on". Некоторые более поздние машины в серии использовали ту же самую систему для чисел с плавающей запятой. В 1943 году был построен компьютер Colossus за авторством Томаса Гарольда Флауэрса для взлома шифра SZ42, используемого немецкими войсками. Устройство содержало 2400 вакуумных трубок для логики и применяло программируемую логическую функцию к потоку вводимых знаков, которые считывались со скоростью 5000 знаков в секунду. Устройство было призвано заменить ненадежную машину Heath Robinson. Большинство машин были уничтожены после выполнения своей функции для сохранения секретности. 7 августа 1944 года IBM Automatic Sequence Controlled Calculator был передан в пользование Гарвардского Университета. Устройство было вторым программируемым компьютером после машины Конрада Цузе. В устройстве использовалось 3304 электромеханических реле переключателей "on-off", 72 сумматора, каждый со своим арифметическим модулем, а также механический регистр с вместимостью 23 знаков. Арифметика была десятичной и с фиксированной запятой, с настройкой панели управления, определявшей число десятичных знаков. Машина содержала 60 роторных переключателей, каждый из которых мог бы использоваться как постоянный регистр, что являло собой подобие механической ПЗУ. Команда перехода не была предусмотрена. В более поздние годы машина была модифицирована с целью поддержки нескольких считывателей лент для программы, переход с одной на другую считался условным, а не условным вызовом подпрограммы. В 1945 году Конрад Цузе разработал первый в мире высокоуровневый язык программирования, названный Планкалкюль, что в переводе с немецкого означает "планирующее исчисление". Предназначался для компьютера Z4, но был пригоден для использования другими подобными устройствами. Особенности этого языка программирования: поддерживаются только локальные переменные, функции не поддерживают рекурсию, поддерживается только вызовы по значению, сложные типы - это множества и кортежи, язык содержит условные выражения, содержит циклы "для" и в "в то время как", отсутствует goto. В том же году Вэнивар Буш разработал теорию мемекса, гипертекстового устройства, связанного с библиотекой книг и фильмов. Тогда же Джон фон Нейман описал компьютер будущего, который был реализован в виде устройства EDVAC. Его черновой вариант дал начало понятию архитектуры фон Неймана.

5. Появление электронных вычислительных средств

14 февраля 1946 года был построен компьютер ENIAC – один из первых полностью электронных, цифровых, управляемых программой компьютеров. Проработал он до 9 ноября 1946 года, после чего был отправлен на обслуживание, и, в конечном итоге, был передан в Абердинский испытательный полигон в 1947 году. Компьютер мог исполнять 50000 базовых вычислений в секунду и использовался для вычисления баллистических траекторий и с целью проверки теории о водородной бомбе. 19 февраля 1946 года Алан Тьюринг представил развернутый документ, содержащий достаточно полный проект компьютера с хранимой программой. Из-за засекреченных данных о работе Тьюринга во время войны, ему было запрещено объяснять, что такая схема реализуема в электронном устройстве. В тот же год был изобретен трекбол, как часть системы подготовки радаров, названная Comprehensive Display System, за авторством Ральфа Бенджамина. 16 декабря 1947 года в Bell Laboratories был изобретен транзистор, за авторством Уильям Брэдфорд Шокли, Джона Бардина и Уолтера Хаузера Браттейна. В тот же год Говард Хатауэй Эйкен завершил работу над компьютером Harvard Mark II. Также в 1947 году была основана Ассоциация вычислительной техники, которая и на момент 2017 года располагается в Нью-Йорке и в её состав входит около 78000 человек. 27 января 1948 года был выпущен IBM SSEC – первый компьютер, который мог изменять хранимую программу. 21 июня 1948 года британский компьютер SSEM стал первым в мире компьютером, который хранил данные и программу в ЗУПД, также, как и современные компьютеры. В 1949 году компьютер получил постоянное хранилище и стал называться Manchester Mark 1. Также в 1948 году был представлен IBM 604 и был первым компьютером, в котором был предусмотрен модульный ремонт. В том же году был продан первый экземпляр Curta – карманного механического арифмометра. Устройство могло оперировать с одиннадцатизначными числами и позволять ввод максимум восьмизначных чисел. 6 мая 1946 года был выпущен EDSAC – первый полнофункциональный компьютер архитектуры фон Неймана. В 1949 году был выпущен MONIAC – компьютер, предназначенных для моделирования национальных экономических процессов Великобритании. В 1950 году Алан Тьюринг опубликовал Тест Тьюринга – документ, описывающий потенциальное развитие общения и взаимодействия между компьютерами и людьми, частности, описывающий способность компьютера мыслить. В 1951 году был выпущен UNIVAC I – первый коммерчески успешный компьютер, а также первый компьютер общего назначения. 29 апреля 1951 года был построен компьютер Whirlwind I – первый компьютер, предназначенный для вычислений в реальном времени. В сентябре 1951 года с помощью компьютера Ferranti Mark 1 были произведены старейшие доказанные записи компьютерной музыки, а CSIRAC в том же году был первым компьютером, проигравшем музыку. В том же году был выпущен первый компьютер, использовавший магнитные ленты, называлось устройство EDVAC. В апреле 1952 года IBM представила IBM 701, компьютер с общими периферийными устройствами и различными научными и коммерческими архитектурами. Осенью 1952 года в СССР был построен компьютер БЭСМ – компьютер на архитектуре фон Неймана. Память компьютера была основана либо на магнитных лентах, либо на магнитных барабанах. В 1953 году был собран первый транзисторный компьютер. В 1954 году была начата разработка языка программирования FORTRAN. Это был первый в мире высокоуровневый язык программирования, который до сих пор используется для программирования в научных задачах. В 1954 был выпущен IBM 650 – компьютер, выпущенный в количестве 2000 экземпляров. В 1956 году в Дартмутском колледже была проведена первая конференция, посвященная искусственному интеллекту. В 1957 году была завершена разработка над языком программирования FORTRAN. 12 сентября 1958 Джеком Сен-Клер Килби была изобретена интегральная схема. В 1959 году начато производство семейства мэйнфреймов Минк в СССР. В 1962 году был выпущен компьютер Atlas. Устройство представило несколько современных архитектурных концепций: записывание в буферный файл, прерывания, конвейерную обработку, чередуемую память, виртуальную память. В том же году была выпущена компьютерная игра Spacewar!, предназначенная для DEC PDP-1. Игра оказала значительное влияние на дальнейшее развитие компьютерных игр. В 1963 году Дуглас Карл Энгельбарт изобрел компьютерную мышь. Устройство получило популярность только через двадцать лет с выходом Macintosh. В 1964 году в производство вошла серия IBM System/360 – компьютеры, которые перестали разделяться на коммерческие и научные. В этих компьютерах байт определялся как 8 бит, и был минимальной единицей измерения информации. В 1965 году был опубликован закон Мура, за авторством Гордона Мура, который гласил, что сложность процессора должна усложняться каждый год. В 1975 году закон был изменен, с тех пор он гласил, что сложность процессора должна усложняться каждые два года. Также в 1965 году в СССР был построен БЭСМ-6. В том же году был изобретен язык программирования BASIC, однако не был исползован в компьютерах до 1975 года. В 1965 году помимо прочего была разработана коммутация пакетов, что сделало возможным создание компьютерных сетей. CDC 6600 был выпущен в 1965 году и являлся первым в мире суперкомпьютером. В 1966 году HP был выпущен HP 2100, тем самым выведя компанию на рынок компьютеров общего назначения. Компьютер поддерживал языки BASIC, ALGOL, FORTRAN. В 1967 году была начата разработка языка программирования Pascal. Язык предназначался для образовательных целей. В том же году была изобретена дискета в компании IBM. В 1968 году Робертом Нортоном Нойсом была основана компания Intel. В тот же год была выпущена первая механическая компьютерная мышь. В 1969 году началась разработка операционной системы UNIX. Тогда же был представлен интерфейс RS-232. 15 ноября 1971 года был представлен Intel 4004 – первый в мире коммерчески доступный микропроцессор. Он содержал максимум 2300 транзисторов и четырехбитный процессор, способен выполнять около 60000 инструкций в секунду. В 1972 году основана компания Atari. В 1972 году был выпущен язык программирования C. 1 апреля 1972 года был выпущен микропроцессор Intel 8008. В тот же год были первые международные соединения через ARPANET – сеть, которая на основе которой была создана сеть Интернет. В 1973 году началась разработка протокола TCP/IP, в тот же год был разработан Ethernet. В 1975 году был выпущен Altair 8800 – первый компьютер, предназначенный для энтузиастов. 1 апреля 1976 года была основана компания Apple с целью выпуска одноплатного компьютера Apple I. В компьютере использовался процессор MOS Technology 6502. В том же году был изобретен компьютер Cray-1, первый компьютер с практическим применением векторного процессора. 5 июня 1977 года был представлен компьютер Apple II, содержащий процессор MOS Technology 6502 с частотой 1МГц и 4КБ оперативной памяти. В компьютере использовалась цветная графика и интерфейс для аудиокассет, в котором хранились программы. 8 июня 1978 года представлен процессор Intel 8086 – первый микропроцессор с архитектурой x86. В течение трех десятилетий набор инструкций x86 оставался одним из самых популярных. В 1979 году был изобретен компакт-диск. В том же году был выпущен процессор Motorola 68000, который использовался во многих компьютерах, таких как Apple Macintosh, Atari ST и Commodore Amiga. 12 августа 1981 года была выпущена операционная система MS-DOS. Эта операционная сисема являлась основной системой для IBM-совместимых компьютеров вплоть до выхода Windows 95. В январе 1982 года поступили в продажу первые компьютеры BBC Micro, первые компьютеры на архитектуре ARM. 1 февраля 1982 был выпущен процессор Intel 80286. Процессор примечателен тем, что он мог получать доступ к 16 мегабайтам памяти. В том же году был опубликован стандарт MIDI. В апреле 1982 года был анонсирован ZX Spectrum, выпущенный в том же году. В августе 1982 года был выпущен Commodore 64, считающийся самым продаваемым компьютером в истории, и насчитывающим 17 миллионов проданных экземпляров. В 1983 году был представлен компьютер Apple Lisa – первый персональный компьютер с графическим интерфейсом пользователя. В том же году был выпущен текстовый редактор Microsoft Word. В том же 1983 году был выпущен компьютер IBM Personal Computer XT. В отличие от IBM PC компьютер содержал в себе жесткий диск на 10 мегабайт. В сентябре 1983 анонсирован Проект GNU с целью создания свободного программного обеспечения. В ноябре 1983 года была представлена система доменных имен DNS, используемая в сети Интернет. В 1984 году были представлены: Apple Macintosh, Turbo Pascal, Motorola 68020, IBM AT. В том же году начала разработка интерфейса IDE. В 1985 году были выпущены: Atari ST, Tetris, CD-ROM, Commodore Amiga, Intel 80386 DX, Microsoft Windows. В 1986 году был выпущен Macintosh Plus. В 1987 был представлен IBM Personal System/2, включивший в себя множество стандартов, такие как PS/2, VGA. В том же году была представлена операционная система OS/2. В 1988 была разработана оптическая связь, которая использует свет вместо электричества для передачи данных. В том же году был выпущен Adobe Photoshop. В 1989 году была изобретена всемирная паутина. 10 апреля 1989 года был выпущен процессор Intel 80486. Начиная с 1990-х годов развитие средств вычислительной техники идет скорее по пути эволюции, новые технологии появляются скорее со стороны программного обеспечения, а аппаратное обеспечение разрабатывается в соответствии с нуждами конкретных программ и операционных систем.

Заключение

В процессе проведенных исследований было обнаружено, что революционные открытия и изобретения в сфере вычислительной техники были сделаны не только за несколько последних десятилетий, но скорее наоборот, большинство действительно важных фундаментальных открытий, сформировавших современное состояния развития средств вычислительной техники, были сделаны более ста лет назад, и, в дальнейшем лишь дорабатывались с целью ускорения и упрощения вычислительного процесса.

Помимо прочего частично была проведена работа по сбору данных относительно взгляда на историю развития средств вычислительной техники с исторической точки зрения, принятой преимущественно в англоязычных странах, а также в странах ЕС, проведена соответствующая самостоятельная работа по переводу информации из электронных версий источников первых упоминаний и описательных статей, в том числе с приведением оригинальной документации, с целью предотвращения появления недостоверных и искаженных исторических фактов, возникающих в процессе перевода.

В работе концентрируется внимание именно на средствах вычислительной техники в целом, а не на компьютерах общего назначения или персональных компьютерах. Одной из целей работы было максимально обобщенно говорить о вычислительной технике, описывая общий вектор развития вычислительной техники начиная с Доисторического периода, однако эта цель не была достигнута. И хотя наиболее древние изобретения обезличены, на практике стало очевидно, что чем позже было сделано изобретение, тем больше имеет место быть привязка к конкретной личности изобретателя и к конкретной задаче, для которой какое-либо изобретение разрабатывалось.

Работа в данном объеме позволяет сделать вывод, что в разные эпохи центр основной массы разработок смещался с территории древних государств средиземноморского побережья в Среднюю Азию и Восточную Азию, а в последствии сместился на территорию Европы эпохи Возрождения, откуда начиная с конца XIX века до настоящего времени сместился преимущественно в США, хотя, стоит отметить, что на момент 2017 года допустимо говорить о глобализации процессов развития вычислительной техники.

Отдельного упоминания стоит тот факт, что в англоязычных источниках история развития средств вычислительной техники редко упоминает изобретения российских и советских ученых изобретателей, лишь изредка указывая на вторичность развития вычислительной техники на территории современной России и бывшего СССР, информация в англоязычных источниках о российских разработках зачастую отсутствует, ровно как и русскоязычная информация о некоторых зарубежных разработках, имеющих высокую степень важности для темы работы. То есть на данный момент допустимо говорить, что в мире существуют как минимум две разновидности восприятия истории развития средств вычислительной техники: Западный и Советский, что с точки зрения науки нельзя считать приемлемым, так как в мире не может быть двух параллельных историй, ровно как одно открытие не может быть сделано дважды, в таком случае объективным способом определения авторства и даты изобретения следует считать самый ранний документально подтвержденный факт появления какого-либо изобретения или технологии.

Дальнейшим развитием этой работы является процесс объединения истории развития средств вычислительной техники Западного и Советского типа, сбор и исключение искажений в подаче материала и дача максимально непредвзятого взгляда на историю.

Список использованных источников литературы

Математика в девяти книгах
Мухаммад ибн Муса аль-Хорезми аль-Маджуси. Китаб аль-джебр ва-ль-мукабала
Брамагупта. Брахма-спхута-сиддханта
Eric W. Weisstein. "Ishango Bone." From MathWorld--A Wolfram Web Resource. [Электронный ресурс]. URL: http://mathworld.wolfram.com/IshangoBone.html (дата обращения 02.07.2017)
Rudman Peter Strom. How Mathematics Happened: The First 50,000 Years. — Prometheus Books – 2007. — P. 63.
Georges Ifrah. The Universal History of Computing: From the Abacus to the Quantum Computer. // New York, NY: John Wiley & Sons, Inc. – 2001.
George Gheverghese Joseph. The Crest of the Peacock: Non-European Roots of Mathematics (Third Edition). // Princeton. – 2011. p. 86.
Tony Freeth. Alexander Jones. ISAW Papers 4 (February, 2012) The Cosmos in the Antikythera Mechanism. [Электронный ресурс]. URL: http://dlib.nyu.edu/awdl/isaw/isaw-papers/4/ (дата обращения 02.07.2017)
J. J. O'Connor. E. F. Robertson. Brahmagupta. [Электронный ресурс]. URL: http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/Biographies/Brahmagupta.html (дата обращения 02.07.2017)
Simon Singh, The Code Book, pgs. 14–20. New York City: Anchor Books, 2000. ISBN 9780385495325
Koetsier, Teun (2001). "On the prehistory of programmable machines: musical automata, looms, calculators". Mechanism and Machine Theory. Elsevier. 36 (5): 589–603. doi:10.1016/S0094-114X(01)00005-2.
Hassan, Ahmad Y. "Transfer of Islamic Technology to the West, Part II: Transmission Of Islamic Engineering"
Rosheim, Mark E. (1994), Robot Evolution: The Development of Anthrobotics, Wiley-IEEE, p. 9, ISBN 0-471-02622-0
Anthony Bonner (2007), The art and logic of Ramon Llull, Brill Academic Pub, p. 290, ISBN 978-90-04-16325-6
Kennedy, E. S. (November 1947). "Al-Kāshī's "Plate of Conjunctions"". Isis. 38 (1/2): 56–59. ISSN 0021-1753. JSTOR 225450. doi:10.1086/348036
Kennedy, Edward S. (1951). "An Islamic Computer for Planetary Latitudes". Journal of the American Oriental Society. Journal of the American Oriental Society, Vol. 71, No. 1. 71 (1): 13–21. JSTOR 595221. doi:10.2307/595221
Aḥmad ibn ʻAlī Qalqashandī. Ṣuhḥ al-aishā. // Publications De La Bibliotheque Khediviale – 1903. [Электронный ресурс]. URL: https://archive.org/details/uhalaish00qalqgoog (дата обращения 04.07.2017)
Georgi Dalakov. The Sketch of Leonardo da Vinci. [Электронный ресурс]. URL: http://history-computer.com/MechanicalCalculators/Pioneers/Leonardo.html (дата обращения 04.07.2017)
Rosheim; Mark Elling. Leonardo's Lost Robots. Springer, 2006, p. 69.
René Taton, p. 81 (1969)
Jean Marguin, p. 48 (1994) Citing René Taton (1963)
Jean Marguin, p.46 (1994)
David Smith, p.173-181 (1929)
La macchina aritmetica di Giovanni Poleni. [Электронный ресурс]. URL: http://www.museoscienza.org/approfondimenti/documenti/macchina_poleni/replica.asp (дата обращения 05.07.2017)
Babbage printer finally runs. [Электронный ресурс]. URL: http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/710950.stm (дата обращения 06.07.2017)
John Graham-Cumming. The 100-year leap. [Электронный ресурс]. URL: http://radar.oreilly.com/2010/10/the-100-year-leap.html (дата обращения 06.07.2017)
Jean Marguin, Histoire des instruments et machines à calculer, page 125, Hermann, 1994
(Engelbourg, 1954, p.52)
Mechanical Calculating Machine. [Электронный ресурс]. URL: http://museum.ipsj.or.jp/en/computer/dawn/0052.html (дата обращения 07.07.2017)
Chronological History of IBM,1928. [Электронный ресурс]. URL: http://www-03.ibm.com/ibm/history/history/year_1928.html (дата обращения 07.07.2017)
Frank da Cruz. The IBM 601 Multiplying Punch. [Электронный ресурс]. URL: http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/601.html (дата обращения 08.07.2017)
Switching Theory/Relay Circuit Network Theory/Theory of Logical Mathematics. [Электронный ресурс]. URL: http://museum.ipsj.or.jp/en/computer/dawn/0002.html (дата обращения 08.07.2017)
Turing, A.M. (1936). "On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem". Proceedings of the London Mathematical Society. 2 (published 1937). 42: 230–65. doi:10.1112/plms/s2-42.1.230. (and Turing, A.M. (1938). "On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem: A correction". Proceedings of the London Mathematical Society. 2 (published 1937). 43: 544–6. doi:10.1112/plms/s2-43.6.544.)
Radomir S. Stanković (University of Niš), Jaakko T. Astola (Tampere University of Technology), Mark G. Karpovsky (Boston University), Some Historical Remarks on Switching Theory, 2007, DOI 10.1.1.66.1248
HP Timeline. [Электронный ресурс]. URL: http://www8.hp.com/us/en/hp-information/about-hp/history/hp-timeline/timeline.html (дата обращения 10.07.2017)
ATANASOFF BERRY COMPUTER. [Электронный ресурс]. URL: http://jva.cs.iastate.edu/operation.php (дата обращения 10.07.2017)
Peggy Salz Trautman. A Computer Pioneer Rediscovered, 50 Years On. // The New York Times – 1994. [Электронный ресурс]. URL: http://www.nytimes.com/1994/04/20/news/20iht-zuse.html (дата обращения 11.07.2017)
"How to make Zuse's Z3 a universal computer". IEEE Annals of the History of Computing. 20 (3): 51–54. doi:10.1109/85.707574
Robinson. [Электронный ресурс]. URL: http://www.tnmoc.org/special-projects/robinson (дата обращения 12.07.2017)
Tony Sale. The Colossus its purpose and operation [Электронный ресурс]. URL: http://www.codesandciphers.org.uk/virtualbp/fish/colossus.htm (дата обращения 12.07.2017)
Maurice Vincent Wilkes (1956). Automatic Digital Computers. New York: John Wiley & Sons. pp. 16–20.
F.L. Bauer. H. Wössner. The "Plankalkül" of Konrad Zuse: A Forerunner of Today's Programming Languages. [Электронный ресурс]. URL: http://www.catb.org/retro/plankalkuel/ (дата обращения 14.07.2017)
Andries van Dam. Paul Penfield. "As We May Think" - A Celebration of Vannevar Bush's 1945 Vision An Examination of What Has Been Accomplished & What Remains To Be Done. [Электронный ресурс]. URL: http://graphics.cs.brown.edu/html/info/vannevar_bush.html (дата обращения 14.07.2017)
Hill, Peter C. J. (2005-09-16). "RALPH BENJAMIN: An Interview Conducted by Peter C. J. Hill" (Interview). Interview #465. IEEE History Center, The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. Retrieved 2013-07-18.
Reference / FAQ / Products and Services. [Электронный ресурс]. URL: http://www-03.ibm.com/ibm/history/reference/faq_0000000011.html (дата обращения 15.07.2017)
John W. Mauchly and the Development of the ENIAC Computer. [Электронный ресурс]. URL: http://www.library.upenn.edu/exhibits/rbm/mauchly/jwm11.html (дата обращения 16.07.2017)
Moore School of Electrical Engineering. A functional description of the Edvac [an automatically-sequence serial binary electronic digital computer. Final report of work under contract W36-034-ORD-7593 between the Ordinance Department, Department of the Army and the University of Pennsylvania, Moore School of Electrical Engineering. [Электронный ресурс]. URL: https://catalog.hathitrust.org/Record/000472833 (дата обращения 16.07.2017)