История возникновения и развития информационных технологий. Информационная технология История развития информационных технологий схема

Лекция 1. Понятие об информационных технологиях.

Тема № 1, Занятие № 1

УЧЕБНО - МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

Промышленной и экологической безопасности

Кафедра

(лекция)

ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ «Информационные технологии в управлении рисками»

На ранних этапах истории для синхронизации выполняемых действий человеку потребовались кодированные сигналы общения. Человеческий мозг решил эту задачу без искусственно созданных инструментов: развилась человеческая речь. Речь являлась и первым носителем знаний. Знания накапливались и передавались от поколения к поколению в виде устных рассказов. Природные возможности человека по накоплению и передаче знаний получило первую технологическую поддержку с созданием письменности. Процесс совершенствования носителей информации еще продолжается: камень - кость - глина - папирус - шелк - бумага магнитные и оптические носители - кремний - ... Письменность стала первым историческим этапом информационной технологии. Второй этап информационной технологии - возникновение книгопечатания. Оно стимулировало развитие наук, ускоряло темпы накопления профессиональных знаний. Цикл: знания - наука - общественное производство - знания замкнулся. Спираль технологической цивилизации начала раскручиваться с бешеной скоростью. Книгопечатание создало информационные предпосылки роста производительных сил. Но информационная революция связанна с созданием ЭВМ в конце 40-х годов двадцатого века. С этого же времени начинается эра развития информационных технологий. Весьма важным свойством информационной технологии является то, что для нее информация не только продукт, но и исходное сырье. Электронное моделирование реального мира на ЭВМ требует обработки существенно большего объема информации, чем содержит конечный результат. В развитии информационной технологии можно выделить этапы. Каждый этап характеризуется определенным признаком.

1. На начальном этапе развития информационных технологий (1950-1960-е годы) в основе взаимодействия человека и ЭВМ лежали машинные языки. ЭВМ была доступна только профессионалам.

2. В следующем этапе (1960-1970-е годы) создаются операционные системы. Ведется обработка нескольких заданий, формулируемых разными пользователями; основная цель - наибольшая загрузка машинных ресурсов.

3. Третий этап (1970-1980-е годы) характеризуется изменением критерия эффективности обработки данных, основными стали человеческие ресурсы по разработке и сопровождению программного обеспечения. К этому этапу относятся распространение мини- ЭВМ. Осуществляется интерактивный режим взаимодействия нескольких пользователей.

4. Четвертый этап (1980-1990-е годы) новый качественный скачек технологии разработки программного обеспечения. Центр тяжести технологических решений переносятся на создания средств взаимодействия пользователей с ЭВМ при создании программного продукта. Ключевое звено новой информационной технологии - представление и обработка знаний. Тотальное распространение персональных ЭВМ. Заметим, что эволюция всех поколений ЭВМ происходит с постоянным темпом - по 10 лет на поколение. Прогнозы предполагают сохранение темпов до начала 21 века. Каждая смена поколений средств информационной технологии требует переобучения и радикальной перестройки мышления специалистов и пользователей, смена оборудования и создания более массовой вычислительной техники. Информационные технологии, как передовая область науки и техники определяет ритм времени технического развития всего общества Инвестиции в инфраструктуру и сервисы Интернет вызвали бурный рост отрасли ИТ в конце 90-х годов XX века.

Через 63 года после смерти Ч.Беббиджа нашелся "некто" взявший на себя задачу создать машину, подобную - по принципу действия, той, которой отдал жизнь Ч. Беббидж. Им оказался немецкий студент Конрад Цузе (1910 - 1985). Работу по созданию машины он начал в 1934 г., за год до получения инженерного диплома. Конрад не знал ни о машине Беббиджа, ни о работах Лейбница, ни об алгебре Буля, которая подходит для того, чтобы проектировать схемы с использованием элементов, имеющих лишь два устойчивых состояния.

Тем не менее, он оказался достойным наследником В. Лейбница и Дж. Буля поскольку вернул к жизни уже забытую двоичную систему исчисления, а при расчете схем использовал нечто подобное булевой алгебре. В 1937г. машина Z1 (что означало Цузе 1) была готова и заработала.

Она была подобно машине Беббиджа чисто механической. Использование двоичной системы сотворило чудо - машина занимала всего два квадратных метра на столе в квартире изобретателя. Длина слов составляла 22 двоичных разряда. Выполнение операций производилось с использованием плавающей запятой. Для мантиссы и ее знака отводилось 15 разрядов, для порядка - 7. Память (тоже на механических элементах) содержала 64 слова (против 1000 у Беббиджа, что тоже уменьшило размеры машины). Числа и программа вводилась вручную. Через год в машине появилось устройство ввода данных и программы, использовавшее киноленту, на которую перфорировалась информация, а механическое арифметическое устройство заменило АУ последовательного действия на телефонных реле. В этом К. Цузе помог австрийский инженер Гельмут Шрайер, специалист в области электроники. Усовершенствованная машина получила название Z2. В 1941 г. Цузе с участием Г. Шрайера создает релейную вычислительную машину с программным управлением (Z3), содержащую 2000 реле и повторяющую основные характеристики Z1 и Z2. Она стала первой в мире полностью релейной цифровой вычислительной машиной с программным управлением и успешно эксплуатировалась. Ее размеры лишь немного превышали размеры Z1 и Z2.

Еще в 1938 г. Г. Шрайер, предложил использовать для построения Z2 электронные лампы вместо телефонных реле. К. Цузе не одобрил его предложение. Но в годы Второй мировой войны он сам пришел к выводу о возможности лампового варианта машины. Они выступили с этим сообщением в кругу ученых мужей и подверглись насмешкам и осуждению. Названная ими цифра - 2000 электронных ламп, необходимых для построения машины, могла остудить самые горячие головы. Лишь один из слушателей поддержал их замысел. Они не остановились на этом и представили свои соображения в военное ведомство, указав, что новая машина могла бы использоваться для расшифровки радиограмм союзников.

Но шанс создать в Германии не только первую релейную, но и первую в мире электронную вычислительную машину был упущен.

К этому времени К. Цузе организовал небольшую фирму, и ее усилиями были созданы две специализированные релейные машины S1 и S2. Первая - для расчета крыльев "летающих торпед" - самолетов-снарядов, которыми обстреливался Лондон, вторая - для управления ими. Она оказалась первой в мире управляющей вычислительной машиной.

К концу войны К. Цузе создает еще одну релейную вычислительную машину - Z4. Она окажется единственной сохранившейся из всех машин, разработанных им. Остальные будут уничтожены при бомбежке Берлина и заводов, где они выпускались.

И так, К. Цузе установил несколько вех в истории развития компьютеров: первым в мире использовал при построении вычислительной машины двоичную систему исчисления (1937 г.), создал первую в мире релейную вычислительную машину с программным управлением (1941 г.) и цифровую специализированную управляющую вычислительную машину (1943 г.).

Эти воистину блестящие достижения, однако, существенного влияния на развитие вычислительной техники в мире не оказали.

Дело в том, что публикаций о них и какой-либо рекламы из-за секретности работ не было, и поэтому о них стало известно лишь спустя несколько лет после завершения Второй мировой войны.

По другому развивались события в США. В 1944 г. ученый Гарвардского университета Говард Айкен (1900-1973) создает первую в США (тогда считалось первую в мире.) релейно-механическую цифровую вычислительную машину МАРК-1. По своим характеристикам (производительность, объем памяти) она была близка к Z3, но существенно отличалась размерами (длина 17 м, высота 2,5 м, вес 5 тонн, 500 тысяч механических деталей).

В машине использовалась десятичная система счисления. Как и в машине Беббиджа в счетчиках и регистрах памяти использовались зубчатые колеса. Управление и связь между ними осуществлялась с помощью реле, число которых превышало 3000. Г. Айкен не скрывал, что многое в конструкции машины он заимствовал у Ч. Беббиджа. "Если бы был жив Беббидж, мне нечего было бы делать", - говорил он. Замечательным качеством машины была ее надежность. Установленная в Гарвардском университете она проработала там 16 лет.

Вслед за МАРК-1 ученый создает еще три машины (МАРК-2, МАРК-3 и МАРК-4) и тоже с использованием реле, а не электронных ламп, объясняя это ненадежностью последних.

В отличие от работ Цузе, которые велись с соблюдением секретности, разработка МАРК1 проводилась открыто и о создании необычной по тем временам машины быстро узнали во многих странах. Дочь К. Цузе, работавшая в военной разведке и находившаяся в то время в Норвергии, прислала отцу вырезку из газеты, сообщающую о грандиозном достижении американского ученого.

К. Цузе мог торжествовать. Он во многом опередил появившегося соперника. Позднее он направит ему письмо и скажет об этом. А правительство Германии в 1980 г. выделит ему 800 тыс. марок для воссоздания Z1, что он и осуществил вместе с помогавшими ему студентами. Своего воскресшего первенца К. Цузе передал на вечное хранение в музей вычислительной техники в Падеборне.

Продолжить рассказ о Г. Айкене хочется любопытным эпизодом. Дело в том, что работы по созданию МАРК1 выполнялись на производственных помещениях фирмы IBM. Ее руководитель в то время Том Уотсон, любивший порядок во всем, настоял, чтобы огромная машина была "одета" в стекло и сталь, что делало ее очень респектабельной. Когда машину перевезли в университет и представили публике, то имя Т. Уотсона в числе создателей машины не было упомянуто, что страшно разозлило руководителя IBM, вложившего в создание машины полмиллиона долларов. Он решил "утереть нос" Г. Айкену. В результате появился релейно-электронный монстр, в огромных шкафах которого размещались 23 тыс. реле и 13 тыс. электронных ламп. Машина оказалась не работоспособной. В конце-концов она была выставлена в Нью-Йорке для показа неискушенной публике. На этом гиганте завершился период электромеханических цифровых вычислительных машин.

Что касается Г. Айкена, то, вернувшись в университет, он первым в мире, начал чтение лекций по новому тогда предмету, получившему сейчас название Computer Science - наука о компьютерах, он же, один из первых предложил использовать машины в деловых расчетах и бизнесе. Побудительным мотивом для создания МАРК-1 было стремление Г. Айкена помочь себе в многочисленных расчетах, которые ему приходилось делать при подготовке диссертационной работы (посвященной, кстати, изучению свойств электронных ламп).

Однако, уже надвигалось время, когда объем расчетных работ в развитых странах стал нарастать как снежный ком, в первую очередь в области военной техники, чему способствовала Вторая мировая война.

В 1941 г. сотрудники лаборатории баллистических исследований Абердинского артиллерийского полигона в США обратились в расположенную неподалеку техническую школу при Пенсильванском университете за помощью в составлении таблиц стрельбы для артиллерийских орудий, уповая на имевшийся в школе дифференциальный анализатор Буша - громоздкое механическое аналоговое вычислительное устройство. Однако, сотрудник школы физик Джон Мочли (1907-1986), увлекавшийся метереологией и смастеривший для решения задач в этой области несколько простейших цифровых устройств на электронных лампах, предложил нечто иное. Им было составлено (в августе 1942 г.) и отправлено в военное ведомство США предложение о создании мощного компьютера (по тем временам) на электронных лампах. Эти, воистину исторические пять страничек были положены военными чиновниками под сукно, и предложение Мочли, вероятно, осталось бы без последствий, если бы им не заинтересовались сотрудники полигона. Они добились финансирования проекта, и в апреле 1943 г. был заключен контракт между полигоном и Пенсильванским университетом на создание вычислительной машины, названной электронным цифровым интегратором и компьютером (ЭНИАК). На это отпускалось 400 тыс. долларов. К работе было привлечено около 200 человек, в том числе несколько десятков математиков и инженеров.

Руководителями работы стали Дж. Мочли и талантливый инженер-электронщик Преспер Эккерт (1919 - 1995). Именно он предложил использовать для машины забракованные военными представителями электронные лампы (их можно было получить бесплатно). Учитывая, что требуемое количество ламп приближалось к 20тысячам, а средства, выделенные на создание машины, весьма ограничены, - это было мудрым решением. Он же предложил снизить напряжение накала ламп, что существенно увеличило надежность их работы. Напряженная работа завершилась в конце 1945 года. ЭНИАК был предъявлен на испытания и успешно их выдержал. В начале 1946 г. машина начала считать реальные задачи. По размерам она была более впечатляющей, чем МАРК-1: 26 м в длину, 6м в высоту, вес 35 тонн. Но поражали не размеры, а производительность - она в 1000 раз превышала производительность МАРК-1. Таков был результат использования электронных ламп!

В остальном ЭНИАК мало чем отличался от МАРК-1. В нем использовалась десятичная система исчисления. Разрядность слов - 10 десятичных разрядов. Емкость электронной памяти - 20 слов. Ввод программ - с коммутационного поля, что вызывало массу неудобств: смена программы занимала многие часы и даже дни.

В 1945 г., когда завершались работы по созданию ЭНИАК, и его создатели уже разрабатывали новый электронный цифровой компьютер ЭДВАК в котором намеривались размещать программы в оперативной памяти, чтобы устранить основной недостаток ЭНИАКа - сложность ввода программ вычислений, к ним в качестве консультанта был направлен выдающийся математик, участник Матхеттенского проекта по созданию атомной бомбы Джон фон Нейман (1903-1957). Следует сказать, что разработчики машины, судя по всему, не просили этой помощи. Дж. Нейман, вероятно, сам проявил инициативу, услышав от своего приятеля Г. Голдстайна, математика, работавшего в военном ведомстве, об ЭНИАКе. Он сразу оценил перспективы развития новой техники и принял самое активное участие в завершении работ по созданию ЭДВАКа. Написанная им часть отчета по машине, содержала общее описание ЭДВАКа и основные принципы построения машины (1945 г.).

Она была размножена Г. Голдстайном (без согласования с Дж. Мочли и П. Эккертом) и разослана в ряд организаций. В 1946г. Нейманом, Голдстайном и Берксом (все трое работали в Принстонском институте перспективных исследований) был составлен еще один отчет ("Предварительное обсуждение логического конструирования устройства", июнь 1946 г.), который содержал развернутое и детальное описание принципов построения цифровых электронных вычислительных машин. В том же году отчет был распространен на летней сессии Пенсильванского университета.

Изложенные в отчете принципы сводились к следующему.

• 1. Машины на электронных элементах должны работать не в десятичной, а двоичной системе исчисления.
• 2. Программа должна размещаться в одном из блоков машины - в запоминающем устройстве, обладающем достаточной емкостью и соответствующими скоростями выборки и записи команд программы.
• 3. Программа, так же как и числа, с которыми оперирует машина, записывается в двоичном коде. Таким образом, по форме представления команды и числа однотипны. Это обстоятельство приводит к следующим важным последствиям:
  • - промежуточные результаты вычислений, константы и другие числа могут размещаться в том же запоминающем устройстве, что и программа;
  • - числовая форма записи программы позволяет машине производить операции над величинами, которыми закодированы команды программы.
• 4. Трудности физической реализации запоминающего устройства, быстродействие которого соответствует скорости работы логических схем, требует иерархической организации памяти.
• 5. Арифметическое устройство машины конструируется на основе схем, выполняющих операцию сложения, создание специальных устройств для выполнения других операций нецелесообразно.
• 6. В машине используется параллельный принцип организации вычислительного процесса (операции над словами производятся одновременно по всем разрядам).

Нельзя сказать, что перечисленные принципы построения ЭВМ были впервые высказаны Дж. Нейманом и остальными авторами. Их заслуга в том, что они, обобщив накопленный опыт построения цифровых вычислительных машин, сумели перейти от схемных (технических) описаний машин к их обобщенной логически ясной структуре, сделали важный шаг от теоретически важных основ (машина Тьюринга) к практике построения реальных ЭВМ. Имя Дж. Неймана привлекло внимание к отчетам, а высказанные в них принципы и структура ЭВМ получили название неймановских.

Под руководством Дж. Неймана в Принстонском институте перспективных исследований в 1952 г. была создана еще одна машина на электронных лампах МАНИАК (для расчетов по созданию водородной бомбы), а в 1954 г. еще одна, уже без участия Дж. Неймана. Последняя была названа в честь ученого "Джониак". К сожалению, всего три года спустя Дж. Нейман тяжело заболел и умер.

Дж. Мочли и П. Эккерт, обиженные тем, что в отчёте Принстонского университета они не фигурировали и выстраданное ими решение располагать программы в оперативной памяти стали приписывать Дж. Нейману, а, с другой стороны, увидев, что многие, возникшие как грибы после дождя, фирмы стремятся захватить рынок ЭВМ, решили взять патенты на ЭНИАК.

Однако в этом им было отказано. Дотошные соперники разыскали информацию о том, что еще в 1938 - 1941 годах работавший в сельскохозяйственном училище штата Айова профессор математики Джон Атанасов (1903 - 1996), болгарин по происхождению, вместе со своим помощником Клиффордом Бери разработал макет специализированной цифровой вычислительной машины (с использованием двоичной системы счисления) для решения систем алгебраических уравнений. Макет содержал 300 электронных ламп, имел память на конденсаторах. Таким образом, пионером ламповой техники в области компьютеров оказался Атанасов.

К тому же Дж. Мочли, как выяснил суд, разбиравший дело по выдаче патента, оказывается, был знаком с работами Атанасова не по наслышке, а провел пять дней в его лаборатории, в дни создания макета.

Что касается хранения программ в оперативной памяти и теоретического обоснования основных свойств современных компьютеров, то и здесь Дж. Мочли и П. Эккерт не были первыми. Еще в 1936 г. об этом сказал Алан Тьюринг (1912 - 1953) - гениальный, математик, опубликовавший тогда свою замечательную работу "О вычислимых числах".

Полагая, что наиболее важная черта алгоритма (задания на обработку информации) - это возможность механического характера его выполнения, А. Тьюринг предложил для исследования алгоритмов абстрактную машину, получившую название "машина Тьюринга". В ней он предвосхитил основные свойства современного компьютера. Данные должны были вводиться в машину с бумажной ленты, поделенной на клетки-ячейки. Каждая из них содержала символ или была пустой. Машина не только могла обрабатывать записанные на ленте символы, но и изменять их, стирая старые и записывая новые в соответствии с инструкциями, хранимыми в ее внутренней памяти. Для этого она дополнялась логическим блоком, содержащим функциональную таблицу, определяющую последовательность действий машины. Иначе говоря, А. Тьюринг предусмотрел наличие некоторого запоминающего устройства для хранения программы действий машины. Но не только этим определяются его выдающиеся заслуги.

В 1942 - 1943 годах, в разгар Второй мировой войны, в Англии, в обстановке строжайшей секретности с его участием в Блечли-парке под Лондоном была построена и успешно эксплуатировалась первая в мире специализированная цифровая вычислительная машина "Колоссус" на электронных лампах для расшифровки секретных радиограмм немецких радиостанций. Она успешно справилась с поставленной задачей. Один из участников создания машины так оценил заслуги А. Тьюринга: "Я не хочу сказать, что мы выиграли войну благодаря Тьюрингу, но беру на себя смелость сказать, что без него мы могли ее и проиграть". После войны ученый принял участие в создании универсальной ламповой ЭВМ. Внезапная смерть на 41-м году жизни помешала реализовать в полной мере его выдающийся творческий потенциал. В память об А. Тьюринге в установлена премия его имени за выдающиеся работы в области математики и информатики. ЭВМ "Колоссус" восстановлена и хранится в музее местечка Блечли парк, где она была создана.

Однако, в практическом плане Дж. Мочли и П. Эккерт действительно оказались первыми, кто, поняв целесообразность хранения программы в оперативной памяти машины (независимо от А. Тьюринга), заложили это в реальную машину - свою вторую машину ЭДВАК. К сожалению ее разработка задержалась, и она была введена в эксплуатацию только в 1951г. В это время в Англии уже два года работала ЭВМ с хранимой в оперативной памяти программой! Дело в том, что в 1946 г. в разгар работ по ЭДВАК Дж. Мочли прочитал курс лекций по принципам построения ЭВМ в Пенсильванском университете. Среди слушателей оказался молодой ученый Морис Уилкс (родился в 1913 г.) из Кембриджского университета, того самого, где сто лет назад Ч. Беббидж предложил проект цифровой машины с программным управлением. Вернувшись в Англию, талантливый молодой ученый сумел за очень короткий срок создать ЭВМ ЭДСАК (электронный компьютер на линиях задержки) последовательного действия с памятью на ртутных трубках с использованием двоичной системы исчисления и хранимой в оперативной памяти программой. В 1949 г. машина заработала. Так М. Уилкс оказался первым в мире, кто сумел создать ЭВМ с хранимой в оперативной памяти программой. В 1951 г. он же предложил микропрограммное управление операциями. ЭДСАК стал прототипом первой в мире серийной коммерческой ЭВМ ЛЕО (1953г.). Сегодня М. Уилкс - единственный из оставшихся в живых компьютерных пионеров мира старшего поколения, тех, кто создавал первые ЭВМ. Дж. Мочли и П. Эккерт пытались организовать собственную компанию, но ее пришлось продать из-за возникших финансовых затруднений. Их новая разработка - машина УНИВАК, предназначенная для коммерческих расчетов, перешла в собственность фирмы Ремингтон Рэнд и во многом способствовала ее успешной деятельности.

Хотя Дж. Мочли и П. Эккерт не получили патента на ЭНИАК, его создание стало, безусловно золотой вехой в развитии цифровой вычислительной техники, отмечающей переход от механических и электромеханических к электронным цифровым вычислительным машинам.

В 1996 г. по инициативе Пенсильванского университета многие страны мира отметили 50-летие информатики, связав это событие с 50-летием создания ЭНИАК. Для этого имелись многие основания - до ЭНИАКа и после ни одна ЭВМ не вызвала такого резонанса в мире и не имела такого влияния на развитие цифровой вычислительной техники как замечательное детище Дж. Мочли и П. Эккерта.

Во второй половине нашего века развитие технических средств пошло значительно быстрее. Еще стремительней развивалась сфера программного обеспечения, новых методов численных вычислений, теория искусственного интеллекта.

В 1995 г. американский профессор информатики Университета штата Вирджиния Джон Ли опубликовал книгу "Компьютерные пионеры". В число пионеров он включил тех, кто внес существенный вклад в развитие технических средств, программного обеспечения, методов вычислений, теорию искусственного интеллекта и др., за время от появления первых примитивных средств обработки информации до наших дней.

Лекция ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

План лекции

3.1. Определение информационных технологий

3.2. История возникновения информационных технологий

3.3. Этапы развития автоматизированных информационных технологий

3.4. Роль и значение информационных технологий

Определение информационных технологий

Создание и функционирование информационных систем тесно связано с развитием информационных техноло­гий, их главной составной частью. Технология в переводе с греческого означает искусство, мастерство, умение, т. е. то, что имеет непосредст­венное отношение к процессам, которые представляют собой опреде­ленную сово­купность действий, направленных на достижение по­ставленной цели. Процесс оп­ределяется выбранной стратегией и реа­лизуется совокупностью различных средств и методов. Технология из­меняет качество или первона­чальное состояние материи в целях полу­чения материального продукта.

Информация является одним из ценнейших ресурсов общества на­ряду с тради­ционными материальными ресурсами: нефтью, газом, по­лезными ископаемыми и пр. Значит, процесс ее переработки – инфор­мационный процесс по аналогии с процессами переработки материаль­ных ре­сурсов называется технологией (рис. 3.1).

Информационные процессы (англ . information processes ) по законо­дательству Российской Федерации – это процессы сбора, обработки, накопления, хранения, поиска и распространения информации. Информационная технология – это информационный процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной инфор­мации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, про­цесса или явления (информационного продукта) (рис. 3.1).

Цель технологии материального производства – выпуск продукции, удовлетворяю­щей потребности человека или системы. Цель информа­ционной технологии – производство информации для ее анализа
чело­веком и принятия на его основе решения по выполнению какого-либо действия.

Информационные технологии в управлении – это комплекс методов переработки разрозненных исходных данных в надежную и оперативную информацию механизма принятия решений с помощью аппаратных и программных средств с целью достижения оптимальных рыночных па­раметров объекта управления. Автоматизированные информационные технологии – это сис­темно-ор­ганизованная для решения задач управ­ления совокупность ме­тодов и средств реализации операций сбора, ре­гистрации, передачи, накопления, поиска, обработки и защиты инфор­мации на базе примене­ния развитого программного обеспечения, ис­пользуемых средств вы­числитель­ной техники и связи, а так же спосо­бов, с помощью которых информация предлагается клиентам.

Инструментарий информационной технологии – один или не­сколько взаимосвязанных программных продуктов для определенного типа ком­пьютера, технология работы в котором позволяет достичь по­ставленную пользователем цель. В качестве инструментария использу­ются: текстовый процессор (редактор), настольные издательские сис­темы, электронные таблицы, системы управления базами дан­ных, элек­тронные записные книжки, электронные календари, информационные системы функционального назначения (финансовые, бухгалтерские, для маркетинга и пр.), эксперт­ные системы и др.

Информационная технология тесно связана с информационными системами, которые явля­ются для нее основной средой. Информацион­ная технология представляет собой процесс из четко регламентиро­ван­ных правил выполнения операций над первичными данными, основной целью которого является получение необходимой информа­ции. Информационная система является средой, составляющими эле­ментами которой явля­ются компьютеры, компьютерные сети, программ­ные продукты, базы данных, люди, раз­личного рода технические и про­граммные средства связи и пр., т. е. это человекокомпьютерная система обработки инфор­мации, основная цель которой организация хранения и передачи информации. Реализация функций информационной системы невозможна без знания ориентирован­ной на нее информационной тех­нологии. Информационная технология может существовать и вне сферы информационной системы.

Технологический процесс необязательно должен состоять из всех уровней, представленных на рис. 3.2. Он может начинаться с любого уровня и не включать, например, этапы или операции, а состоять только из действий.

Для реализации этапов технологического процесса могут использоваться раз­ные программные среды. Информационная техноло­гия, как и любая другая, должна обеспечивать высокую степень расчле­нения всего процесса обработки информации на этапы (фазы), опера­ции, действия и включать весь набор элементов, необходимых для дос­тижения поставленной цели.

История возникновения информационных технологий

Термин «информационные технологии » появился в конце 1970-х гг. и стал означать технологию обработки информации. Компьютеры изме­нили процессы работы с информацией, повысили оперативность и эф­фективность управления, но в то же время компьютерная революция по­родила серьезные социальные проблемы уязвимости информации.
В бизнесе использование компьютера состоит в идентификации задачных ситуаций, их классификации и применении для их решения технических и программных средств, которые называются технологиями – прави­лами действия с использованием каких-либо общих средств для целой совокупности задач или задачных ситуаций.

Использование компьютерных технологий позволяет компании до­биться конкурентных преимуществ на рынке путем использования ос­новных компьютерных концепций:

· увеличивать эффективность и оперативность работы посредством ис­пользования технологических, электронных, инструментальных и коммуникационных средств;

· максимизировать индивидуальную эффективность путем накопле­ния информации и использования средств доступа к базам данных;

· увеличивать надежность и скорость обработки информации посредст­вом информационных технологий;

· иметь технологический базис для специализированной коллектив­ной работы.

Информационная эра началась в 1950-х гг., когда на рынке поя­вился первый универсальный компьютер для коммерческого использо­вания UNIVAC , который проводил вычисления за миллисекунды. Поиск механизма для вычислений начался много веков назад. Счеты – одн­о из первых механических счетных устройств пятитысячелетней дав­ности были изобретены независимо и практически одновременно в Древней Греции, Древнем Риме, Китае, Японии и на Руси. Счеты – родоначальники цифровых устройств.

Исторически сложилось развитие двух направлений развития вычис­лений и вычислительной техники: аналоговое и цифровое . Аналоговое направление основано на исчислении неизвестного физического объ­екта (процесса) по аналогии с моделью известного объекта (процесса). Основоположником аналогового направления является шотландский барон Джон Непер, который теоретически обосновал функции и разра­ботал практическую таблицу алгоритмов, что упростило выполнение операций умножения и деления. Чуть позже англичанин Генри Бриггс составил таблицу десятичных логарифмов.

В 1623 г. Уильям Отред изобрел прямоугольную логарифмическую линейку, а в 1630 г. Ричард Деламейн – круговую логарифмическую ли­нейку, в 1775 г. Джон Робертсон добавил к линейке бегунок, 1851–1854 гг. француз Амедей Манхейм изменил конструкцию линейки на почти со­временный вид. В середине IX в. были созданы устройства: плани­метр (для вычисления площади плоских фигур), курвиметр (определе­ние длины кривых), дифференциатор, интегратор, интеграф (для полу­чения графических результатов интегрирования) и другие устройства.

Цифровое направление развития техники вычислений оказалось бо­лее перспективным. В начале XVI в. Леонардо да Винчи создал эскиз 13-разрядного суммирующего устройства с десятизубными кольцами (макет работающего устройства был построен только в XX в.).
В 1623 г. профессор Вильгельм Шиккард описал устройство счетной машины. В 1642 г. французский математик и философ Блез Паскаль (1623–1662) разработал и построил счетное устройство «Pascaline », чтобы по­мочь своему отцу – сборщику налогов. Эта конструкция счетного колеса использовалась во всех механических калькуляторах до 1960 г., когда с появлением электронных калькуляторов они вышли из употребления.

В 1673 г. немецкий философ и математик Готфрид Вильгельм Лейб­ниц изобрел механический калькулятор, способный выполнять основные арифметические действия в двоичной системе счисления. В 1727 г. на основе двоичной системы Лейбница Джакоб Леопольд создал счетную машину. В 1723 г. немецкий математик и астроном создал арифметиче­скую машину, которая определяла частное и число последовательных операций сложения при умножении чисел и производила контроль за правильностью ввода данных.

В 1896 г. Холлерит основал компанию по производству табулирую­щих счетных машин Tabulating Machine Company , которая в 1911 г. объ­еди­нилась с несколькими другими компаниями, а в 1924 г. генеральный управляющий Томас Ватсон изменил ее название на International Busi­ness Machine Corporation (IBM ). Начало современной истории компью­тера отмечено изобретением в 1941 г. компьютера Z3 (электрических реле, управляемых программой) немецким инженером Конрадом Зусе и изобретением простейшего компьютера Джоном В. Атанасоффом, про­фессором университета штата Айова. Обе системы использовали прин­ципы современных компьютеров и были основаны на двоичной системе счисления.

Основными компонентами ЭВМ I поколения были электронно-ва­куумные лампы, системы памяти строились на ртутных линиях за­держки, магнитных барабанах, электронно-лучевых трубках Вильямса. Данные вводились с помощью перфолент, перфокарт и магнитных лент с хранимыми программами. Использовались печатающие устройства. Быстродействие компьютеров первого поколения не превышало 20 ты­сяч операций в секунду. Ламповые машины в промышленном масштабе выпускались до середины 50-х годов.

В 1948 г. в США Уолтер Браттейн и Джон Бардин изобрели транзи­стор, в 1954 г. Гордон Тил применил для изготовления транзистора кремний. С 1955 г. компьютеры стали выпускаться на транзисторах. В 1958 г. Джеком Килби была изобретена интегральная микросхема и Ро­бертом Нойсом промышленная интегральная микросхема (Chip ). В 1968 г. Роберт Нойс основал фирму Intel (Integrated Electronics ). Компьютеры на интегральных схемах стали выпускаться с 1960 г. ЭВМ II поколения стали компактными, надежными, быстрыми (до 500 тысяч операций в секунду), усовершенствовались функциональные устройства работы с магнитными лентами и памяти на магнитных дисках.

В 1964 г. были разработаны ЭВМ III поколения с применением электронных схем малой и средней степени интеграции (да 1000 компо­нентов на кристалл). Пример: IBM 360 (США, фирма IBM ), ЕС 1030, ЕС 1060 (СССР). В конце 60-х гг. ХХ в. появились миникомпьютеры,
в 1971 г. – микропроцессор. В 1974 г. компания Intel выпустила первый широко из­вестный микропроцессор Intel 8008 , в 1974 г. – микропроцессор II по­коления Intel 8080 .

С середины 1970-х гг. ХХ в. были разработаны ЭВМ IV поколения. Они были основаны на больших и сверхбольших интегральных схемах (до миллиона компонентов на кристалл) и быстродействующих системах памяти емкостью несколько мегабайт. При включении происходила са­мозагрузка, при отключении данные оперативной памяти переносились на диск. Производительность компьютеров стала сотни миллионов опе­раций в секунду. Первые компьютеры были выпущены фирмой Amdahl Corporation .

В середине 70-х гг. ХХ в. появились первые промышленные персональ­ные компьютеры. В 1975 г. был создан первый промышленный персо­нальный компьютер Альтаир на основе микропроцессора Intel 8080 . В августе 1981 г. компания IBM выпустила компьютер IBM PC на основе микропроцессора Intel 8088 , который быстро завоевал популярность.

С 1982 г. ведутся разработки ЭВМ V поколения, ориентированные на обработку знаний. В 1984 г. фирма Microsoft представила первые об­разцы операционной системы Windows , в марте 1989 г. Тимом Бернерс-Ли, сотрудником международного европейского центра, было предло­жена идея создания распределенной информационной системы Word Wide Web , проект был принят в 1990 г.

Аналогично развитию аппаратных средств разработка программного обеспечения также разделяется на поколения. Программное обеспече­ние I поколения представляло собой базовые языки программирова­ния, которыми владели только компьютерные специалисты. Программ­ное обеспечение II поколения характеризуется развитием проблемно-ориен­ти­­ро­­ван­ных языков, таких как Fortran, Cobol, Algol-60 .

Использование операционных систем с диалоговым режимом, систем управления базами данных и языков структурного программирования, таких как Pascal , относится к программному обеспечению III поколе­ния. Программное обеспечение IV поколения включает в себя рас­преде­ленные системы: локальные и глобальные сети компьютерных систем, усовершенствованные графические и пользовательские интер­фейсы и интегрированную среду программирования. Программное обеспечение V поколения характеризуется обработкой знаний и ша­гами в области параллельного программирования.

Использование компьютеров и информаци­онных систем, индустрия которых началась с 1950-х гг., является ос­новным средством повышения конкурентоспособности посредством следующих основных преимуществ:

· улучшения и расширения обслуживания клиентов;

· повышения уровня эффективности благодаря экономии времени;

· увеличения нагрузки и пропускной способности;

· повышения точности информации и сокращения убытков, обусловлен­ных ошибками;

· поднятия престижа организации;

· увеличения прибыли бизнеса;

· обеспечения возможности получения надежной информации в реаль­ном времени при использовании итеративного режима и организа­ции запросов;

· использования руководителем достоверной информации для плани­рования, управления и принятия решений.

Основные данные о работе

Введение

Глава 1. Развитие информационных технологий в период с XIV по XVII век

Глава 2. Развитие информационных технологий с XVIII по XX век

Заключение

Глоссарий

Список использованных источников

Список сокращений

Введение

Я выбрала эту тему, потому что считаю ее интересной и актуальной. Далее я попытаюсь объяснить, почему я сделала такой выбор и изложу некоторые исторические данные по этой теме.

В истории человечества можно выделить несколько этапов, которые человеческое общество последовательно проходило в своем развитии. Эти этапы различаются основным способом обеспечения обществом своего существования и видом ресурсов, использующимся человеком и играющим главную роль при реализации данного способа. К таким этапам относятся: этапы собирательства и охоты, аграрный и индустриальный. В наше время наиболее развитые страны мира находятся на завершающей стадии индустриального этапа развития общества. В них осуществляется переход к следующему этапу, который назван "информационным". В данном обществе определяющая роль принадлежит информации. Инфраструктуру общества формируют способы и средства сбора, обработки, хранения и распределения информации. Информация становится стратегическим ресурсом.

Поэтому со второй половины ХХ века в цивилизованном мире основным, определяющим фактором социально-экономического развития общества становится переход от "экономики вещей" к "экономике знаний", происходит существенное увеличение значения и роли информации в решении практически всех задач мирового сообщества. Это является убедительным доказательством того, что научно-техническая революция постепенно превращается в интеллектуально-информационную, информация становится не только предметом общения, но и прибыльным товаром, безусловным и эффективным современным средством организации и управления общественным производством, наукой, культурой, образованием и социально-экономическим развитием общества в целом.

Современные достижения информатики, вычислительной техники, оперативной полиграфии и телекоммуникации породили новый вид высокой технологии, а именно информационную технологию.

Результаты научных и прикладных исследований в области информатики, вычислительной техники и связи создали прочную базу для возникновения новой отрасли знания и производства - информационной индустрии. В мире успешно развивается индустрия информационных услуг, компьютерного производства и компьютеризация, как технология автоматизированной обработки информации; небывалого размаха и качественного скачка достигла индустрия и технология в области телекоммуникации - от простейшей линии связи до космической, охватывающей миллионы потребителей и представляющей широкий спектр возможностей по транспортировке информации и взаимосвязи ее потребителей.

Весь этот комплекс (потребитель с его задачами, информатика, все технические средства информационного обеспечения, информационная технология и индустрия информационных услуг и др.) составляет инфраструктуру и информационное пространство для осуществления информатизации общества.

Таким образом, информатизация это комплексный процесс информационного обеспечения социально-экономического развития общества на базе современных информационных технологий и соответствующих технических средств.

И поэтому проблема информатизации общества стала приоритетной и значение ее в обществе постоянно нарастает.

Глава 1. Развитие информационных технологий в период с XIV по XVIII век

История создания средств цифровой вычислительной техники уходит вглубь веков. Она увлекательна и поучительна, с нею связаны имена выдающихся ученых мира.

В дневниках гениального итальянца Леонардо да Винчи (1452 - 1519), уже в наше время был обнаружен ряд рисунков, которые оказались эскизным наброском суммирующей вычислительной машины на зубчатых колесах, способной складывать 13- разрядные десятичные числа. Специалисты известной американской фирмы IBM воспроизвели машину в металле и убедились в полной состоятельности идеи ученого. Его суммирующую машину можно считать изначальной вехой в истории цифровой вычислительной техники. Это был первый цифровой сумматор, своеобразный зародыш будущего электронного сумматора - важнейшего элемента современных ЭВМ, пока еще механический, очень примитивный (с ручным управлением). В те далекие от нас годы гениальный ученый был, вероятно, единственным на Земле человеком, который понял необходимость создания устройств для облегчения труда при выполнении вычислений.

Однако потребность в этом была настолько малой, что лишь через сто с лишним лет после смерти Леонардо да Винчи нашелся другой европеец - немецкий ученый Вильгельм Шиккард (1592-1636), не читавший, естественно, дневников великого итальянца, который предложил свое решение этой задачи. Причиной, побудившей Шиккарда разработать счетную машину для суммирования и умножения шестиразрядных десятичных чисел, было его знакомство с польским астрономом И.Кеплером. Ознакомившись с работой великого астронома, связанной, в основном, с вычислениями, Шиккард загорелся идеей оказать ему помощь в нелегком труде. В письме, на его имя, отправленном в 1623 г., он приводит рисунок машины и рассказывает как она устроена. К сожалению, данных о дальнейшей судьбе машины история не сохранила. По-видимому, ранняя смерть от чумы, охватившей Европу, помешала ученому выполнить его замысел.

Об изобретениях Леонардо да Винчи и Вильгельма Шиккарда стало известно лишь в наше время. Современникам они были неизвестны.

В XYII веке положение меняется. В 1641 - 1642 гг. девятнадцатилетний Блез Паскаль (1623 - 1662), тогда еще мало кому известный французский ученый, создает действующую суммирующую машину ("паскалину") см. приложение А. В начале он сооружал ее с одной единственной целью - помочь отцу в расчетах, выполняемых при сборе налогов. В последующие четыре года им были созданы более совершенные образцы машины. Они были шести и восьми разрядными, строились на основе зубчатых колес, могли производить суммирование и вычитание десятичных чисел. Было создано примерно 50 образцов машин, Б.Паскаль получил королевскую привилегию на их производство, но практического применения "паскалины" не получили, хотя о них много говорилось и писалось (в основном, во Франции).

В 1673г. другой великий европеец, немецкий ученый Вильгельм Готфрид Лейбниц (1646 - 1716), создает счетную машину (арифметический прибор, по словам Лейбница) для сложения и умножения двенадцатиразрядных десятичных чисел. К зубчатым колесам он добавил ступенчатый валик, который позволял осуществлять умножение и деление. "...Моя машина дает возможность совершать умножение и деление над огромными числами мгновенно, притом не прибегая к последовательному сложению и вычитанию", - писал В. Лейбниц одному из своих друзей.

В цифровых электронных вычислительных машинах (ЭВМ), появившихся более двух веков спустя, устройство, выполняющее арифметические операции (те же самые, что и "арифметический прибор" Лейбница), получило название арифметического. Позднее, по мере добавления ряда логических действий, его стали называть арифметико-логическим. Оно стало основным устройством современных компьютеров.

Таким образом, два гения XVII века, установили первые вехи в истории развития цифровой вычислительной техники.

Заслуги В.Лейбница, однако, не ограничиваются созданием "арифметического прибора". Начиная со студенческих лет и до конца жизни он занимался исследованием свойств двоичной системы счисления, ставшей в дальнейшем, основной при создании компьютеров. Он придавал ей некий мистический смысл и считал, что на ее базе можно создать универсальный язык для объяснения явлений мира и использования во всех науках, в том числе в философии. Сохранилось изображение медали, нарисованное В.Лейбницем в 1697 г., поясняющее соотношение между двоичной и десятичной системами исчисления (см. приложение Б).

В 1799 г. во Франции Жозеф Мари Жакар (1752 - 1834) изобрел ткацкий станок, в котором для задания узора на ткани использовались перфокарты. Необходимые для этого исходные данные записывались в виде пробивок в соответствующих местах перфокарты. Так появилось первое примитивное устройство для запоминания и ввода программной (управляющей ткацким процессом в данном случае) информации.

В 1795 г. там же математик Гаспар Прони (1755 - 1839), которому французское правительство поручило выполнение работ, связанных с переходом на метрическую систему мер, впервые в мире разработал технологическую схему вычислений, предполагающую разделение труда математиков на три составляющие. Первая группа из нескольких высококвалифицированных математиков определяла (или разрабатывала) методы численных вычислений, необходимые для решения задачи, позволяющие свести вычисления к арифметическим операциям - сложить, вычесть, умножить, разделить. Задание последовательности арифметических действий и определение исходных данных, необходимых при их выполнении ("программирование") осуществляла вторая, несколько более расширенная по составу, группа математиков. Для выполнения составленной "программы", состоящей из последовательности арифметических действий, не было необходимости привлекать специалистов высокой квалификации. Эта, наиболее трудоемкая часть работы, поручалась третьей и самой многочисленной группе вычислителей. Такое разделение труда позволило существенно ускорить получение результатов и повысить их надежность. Но главное состояло в том, что этим был дан импульс дальнейшему процессу автоматизации, самой трудоемкой (но и самой простой!) третьей части вычислений - переходу к созданию цифровых вычислительных устройств с программным управлением последовательностью арифметических операций.

Этот завершающий шаг в эволюции цифровых вычислительных устройств (механического типа) сделал английский ученый Чарльз Беббидж (1791 - 1871). Блестящий математик, великолепно владеющий численными методами вычислений, уже имеющий опыт в создании технических средств для облегчения вычислительного процесса (разностная машина Беббиджа для табулирования полиномов, 1812 - 1822гг.), он сразу увидел в технологии вычислений, предложенной Г.Прони, возможность дальнейшего развития своих работ. Аналитическая машина (так назвал ее Беббидж), проект которой он разработал в 1836 - 1848 годах, явилась механическим прототипом появившихся спустя столетие ЭВМ. В ней предполагалось иметь те же, что и в ЭВМ пять основных устройств: арифметическое, памяти, управления, ввода, вывода.

Исто́рия информацио́нных техноло́гий берёт своё начало задолго до возникновения современной дисциплины информатика , появившейся в XX веке . Информационные технологии (ИТ) связаны с изучением методов и средств сбора, обработки и передачи данных с целью получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления.

Ввиду возрастания потребностей человечества в обработке всё большего объёма данных, средства получения информации совершенствовались от самых ранних механических изобретений до современных компьютеров . Также в рамках информационных технологий идёт развитие сопутствующих математических теорий , которые сейчас формируют современные концепции .

Информационные технологии активизируют и эффективно используют информационные ресурсы общества (научные знания, открытия, изобретения, технологии, передовой опыт), что позволяет получить существенную экономию других видов ресурсов – сырья, энергии, полезных ископаемых, материалов и оборудования, людских ресурсов, социального времени . К настоящему времени ИТ прошли несколько эволюционных этапов , смена которых определяется главным образом развитием научно-технического прогресса, появлением новых технических средств переработки информации. Основным техническим средством технологии переработки информации является персональный компьютер , который существенно повлиял как на концепцию построения и использования технологических процессов, так и на качество информации, получаемой после обработки .

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ История появления и развития программирования и ЭВМ

✪ Лекция 1: Структура и задачи службы информационных технологий

✪ XXI век - век информационных технологий

✪ История развития информационной технологии

✪ 01 - Базы данных. Этапы развития информационных систем и баз данных

Субтитры

Ранняя история

Наиболее раннее упоминание об использовании вычислительных устройств приходится на период 2700-2300 до н. э. Тогда в древнем Шумере был распространён абак . Он состоял из доски с начерченными линиями, которые разграничивали последовательность порядков системы счисления . Изначальный способ использования шумерского абака заключался в начертании линий на песке и гальке. Модифицированные абаки использовались также, как современные калькуляторы .

Механические аналоговые вычислительные устройства появились сотни лет спустя в средневековом исламском мире . Примерами устройств этого периода являются экваториум изобретателя Аз-Заркали , механический мотор астролябии Абу Райхан аль-Бируни и торкветум Джабир ибн Афлаха . Мусульманские инженеры построили ряд автоматов, в том числе музыкальных, которые могут быть «запрограммированы», чтобы играть различные музыкальные композиции. Эти устройства были разработаны братьями Бану Муса и Аль-Джазари . Мусульманскими математиками также сделаны важные достижения в области криптографии и криптоанализа , а также частотного анализа Аль-Кинди .

После того, как в начале XVII века Джон Непер открыл логарифмы для вычислительных целей, последовал период значительного прогресса среди изобретателей и учёных в создании инструментов расчёта. В 1623 году Вильгельм Шиккард разработал вычислительную машину, но отказался от проекта, когда прототип, который он начал строить, был уничтожен пожаром в 1624 году. Около 1640 года Блез Паскаль , ведущий французский математик, построил первое механическое устройство сложения . Структура описания этого устройства основана на идеях греческого математика Герона . Затем, в 1672 году, Готфрид Вильгельм Лейбниц изобрёл ступенчатый калькулятор , который он собрал в 1694 году .

Для возможности создания первого современного компьютера ещё требовалось значительное развитие теории математики и электроники .

Бинарная логика

К этому времени было изобретено первое механическое устройство, управляемое бинарной схемой. Промышленная революция дала толчок механизации многих задач, включая ткачество . Перфокарты контролировали работу ткацких станков Жозефа Мари Жаккара , где перфорированное отверстие на карте означало бинарную единицу, а неперфорированное место означало бинарный ноль. Благодаря перфокартам станки имели возможность воспроизводить сложнейшие узоры. Ткацкий станок Жаккара был далек от того, чтобы называться компьютером, но он показывает, что бинарная система могла быть использована для управления механизмами .

Становление дисциплины

Пионеры вычислительной техники

До 1920-х годов компьютерами (что-то вроде вычислительной машины ) были клерки, выполнявшие вычисления. Много тысяч таких компьютеров было занято в коммерции, работали в правительстве и научно-исследовательских учреждениях. «Компьютерами», в большинстве своём, являлись женщины, которые имели специальное образование. Некоторые выполняли астрономические вычисления для календарей .

Математические основы современной информатики были заложены Куртом Гёделем в его теореме о неполноте (1931). В этой теореме, он показал, что существуют пределы того, что может быть доказано и опровергнуто с помощью формальной системы. Это привело к определению и описанию Гёделем и другими формальных систем, в том числе были определены такие понятия, как μ-рекурсивная функция и λ-определимые функции .

1936 был ключевым годом для информатики. Алан Тьюринг и Алонзо Черч параллельно друг с другом представили формализацию алгоритмов с определением пределов того, что может быть вычислено, и «чисто механическую» модель для вычисления.

Алан Тьюринг и его аналитическая машина

После 1920-х годов выражение вычислительная машина относят к любым машинам, которые выполняли работу человека-компьютера , особенно к тем, которые были разработаны в соответствии с эффективными методами тезиса Чёрча - Тьюринга . Этот тезис формулируется как: «Всякий алгоритм может быть задан в виде соответствующей машины Тьюринга или частично рекурсивного определения, а класс вычислимых функций совпадает с классом частично рекурсивных функций и с классом функций, вычислимых на машинах Тьюринга» . По-другому, тезис Чёрча-Тьюринга определяется как гипотеза о природе механических устройств расчетов, таких как электронно-вычислительные машины. Любое вычисление, какое только возможно, может быть выполнено на компьютере, при условии, что в нем достаточно времени и места для хранения.

Механизмы, работающие над вычислениями с бесконечностями, стали известны как аналоговый тип. Значения в таких механизмах представлялись непрерывными числовыми величинами, например, угол вращения вала или разность электрического потенциала .

В отличие от аналоговых, цифровые машины имели возможность представлять состояние числового значения и хранить отдельно каждую цифру. Цифровые машины использовали различные процессоры или реле до изобретения устройства с оперативной памятью .

Название вычислительная машина с 1940-х начало вытесняться понятием компьютер . Те компьютеры были в состоянии выполнять вычисления, которые раньше выполняли клерки. Начиная с того, как значения перестали зависеть от физических характеристик (как в аналоговых машинах), логический компьютер, основанный на цифровом оборудовании, был в состоянии сделать всё, что может быть описано чисто механической системой .

Машины Тьюринга были разработаны, чтобы формально математически определить, что может быть вычислено с учётом ограничений на вычислительную способность. Если машина Тьюринга может выполнить задачу, то задача считается вычислимой по Тьюрингу. Тьюринг в основном сосредоточился на проектировании машины, которая могла определить, что может быть вычислено. Тьюринг сделал вывод, что, пока существует машина Тьюринга, которая могла бы вычислять приближение числа, это значение исчислимо. Кроме того, машина Тьюринга может интерпретировать логические операторы , такие как AND, OR, XOR, NOT, и «Если-То-Иначе», чтобы определить, является ли функция вычислимой .

На симпозиуме по крупномасштабной цифровой технике в Кембридже Тьюринг сказал: «Мы пытаемся построить машину, чтобы делать различные вещи просто путём программирования, а не путём добавления дополнительного оборудования» .

Шеннон и теория информации

До и во время 1930-х годов инженеры-электрики смогли построить электронные схемы для решения математических и логических задач, но большинство из них делали это специальным образом, не имея никакой теоретической строгости. Все изменилось с публикацией диссертации магистра 1937 году Клода Э́лвуда Ше́ннона на тему: Символический анализ релейных соединений и соединение с коммутацией каналов (A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits). Шеннон, находящийся под воздействием работы Буля , признал, что она может быть использована для организации электромеханических реле для решения логических задач (затем стала использоваться в телефонных коммутаторах). Эта концепция (об использовании свойств электрических переключателей) лежала в основе всех электронных цифровых вычислительных машин.

Шеннон основал новый раздел информатики - теория информации . В 1948 году он опубликовал статью под названием . Идеи из этой статьи применяются в теории вероятностей к решению проблемы, как лучше кодировать информацию, которую хочет передать отправитель. Эта работа является одной из теоретических основ для многих областей исследований, в том числе сжатие данных и криптография .

Винер и кибернетика

Из экспериментов с зенитными системами, которые интерпретировали радиолокационные изображения для обнаружения вражеских самолетов, Норберт Винер ввел термин кибернетика от др.-греч. κυβερνητική «искусство управления». Он опубликовал статью «Кибернетика» в 1948 году, что повлияло на появление искусственного интеллекта. Винер также сравнил вычисления, вычислительную технику, устройства памяти и другие когнитивно сходные понятия со своего рода анализом мозговых волн.

Джон фон Нейман и архитектура фон Неймана

В 1946 году была создана модель компьютерной архитектуры, которая стала известна как архитектура фон Неймана . С 1950 года модель фон Неймана обеспечила единство конструкций последующих компьютеров. Архитектура фон Неймана считалась новаторской, поскольку фон Нейман ввел представление, позволяющее использовать машинные команды и распределять области памяти. Модель Неймана состоит из 3 основных частей: арифметическо-логическое устройство (АЛУ), память (ОП) и блок управления памятью .

Развитие аппаратного обеспечения

Первое и второе поколения компьютеров

В 1950 году в Национальной физической лаборатории (Великобритания) завершен Pilot ACE , программируемый компьютер небольших масштабов, основанный на модели машины Тьюринга.

Среди других значительных разработок компания IBM 13 сентября 1956 представила первый накопитель на жестких магнитных дисках («винчестер») RAMAC объёмом 5 Мегабайт , 12 сентября 1958 в компании Texas Instruments заработала первая микросхема (изобретателями микросхемы считают Джека Килби и одного из основателей Intel Роберта Нойса).

Третье и последующие поколения компьютеров

Под руководством Лебедева в период 1948-1951 г.г. создавалась первая отечественная вычислительная машина МЭСМ - малая электронная счетная машина первого поколения (1951 г.). Архитектура и принципы построения МЭСМ были аналогичными тем, которые ранее уже использовались в ЭНИАКе, хотя Лебедев не был знаком с архитектурой фон Неймана. Параллельно с работой в Киеве С. А. Лебедев руководит разработкой большой электронной счетной машины БЭСМ в ИТМиВТ. С 1953 г. Первая модель БЭСМ имела сниженное быстродействие, около 2000 операций в с. Было создано 7 экземпляров БЭСМ-2 на Казанском заводе счетно-аналитических машин. Вариант БЭСМ, БЭСМ-4, была разработана на полупроводниковой элементной базе (главный конструктор О. П. Васильев, научный руководитель С. А. Лебедев) .

М-20 (главный конструктор С. А. Лебедев) - одна из лучших машин первого поколения (1958 г.). М-40 - компьютер, созданный в 1960 г. и считающийся первым Эльбрусом на вакуумных лампах (главный конструктор С. А. Лебедев, его заместитель В. С. Бурцев). В 1961 г. зенитная ракета, управляемая компьютером М-40, на испытаниях успешно сбивает межконтинентальную баллистическую ракету, способную нести ядерное оружие .

Вершиной научных и инженерных достижений С. А. Лебедева стала БЭСМ-6, первый образец машины был создан в 1967 г. В ней реализованы такие новые принципы и решения, как параллельная обработка нескольких команд, сверхбыстрая регистровая память, расслоение и динамическое распределение оперативной памяти, многопрограммный режим работы, развитая система прерываний. БЭСМ-6 - суперЭВМ второго поколения .

Начиная с 1958 г., ведутся разработки управляющей ЭВМ «Днепр» (главный конструктор Б. Н. Малиновский , научный руководитель В. М. Глушков), а с 1961 г. началось внедрение этих машин на заводах страны. Эти машины появились одновременно с управляющими машинами в США и выпускались целое десятилетие (обычно срок морального старения ЭВМ составляет пять-шесть лет) .

В 1962 г. по инициативе В. М. Глушкова создается , а в 1963 г. - СКБ вычислительных машин. После «Днепра» главное направление работ коллектива под руководством Глушкова - создание интеллектуальных ЭВМ, упрощающих инженерные расчеты .

Становление программирования в СССР

Начальной точкой возникновения отечественного программирования следует считать 1950 год, когда появился макет первой советской ЭВМ МЭСМ (и первой ЭВМ в континентальной Европе).

Главное и общепризнанное достижение Д. А. Поспелова состоит в создании в конце 60-годов XX-го века комплекса новых методов построения систем управления , в основе которых лежат семиотические модели представления объектов управления и описания процедур управления . Им был создан аппарат ярусно-параллельных форм, позволивший ставить и решать многие проблемы, связанные с организацией параллельных вычислений в вычислительных комплексах и сетях. На его основе в 70-е годы были решены такие проблемы как синхронное и асинхронное распределение программ по машинам компьютерной системы, оптимальная сегментация программ, оптимизация информационных обменов .

Развитие программного обеспечения

Операционные системы

Также набирают популярность мобильные операционные системы . Это операционные системы, которые работают на смартфонах , планшетах , КПК , или других цифровых мобильных устройствах. Современные мобильные операционные системы сочетают в себе черты операционной системы персонального компьютера с такими особенностями, как сенсорный экран , сотовая связь , Bluetooth , Wi-Fi , GPS навигация , фотоаппарат , видеокамера , распознавание речи , диктофон , MP3-плеер , NFC и ИК-порт .

Мобильные устройства с возможностями мобильной связи (например, смартфон) содержат две мобильные операционные системы. Программная платформа, которая доступна пользователю, дополняется второй низкоуровневой собственной операционной системой реального времени, с помощью которой работает радио и другое оборудование . Наиболее распространенными мобильными операционными системами являются Android , Asha , Blackberry , iOS , Windows Phone , Firefox OS , Sailfish OS , Tizen , Ubuntu Touch OS.

Развитие сетей

Одна из первых попыток создать средство связи с использованием электричества относится ко второй половине XVIII века, когда Лесаж в 1774 году построил в Женеве электростатический телеграф . В 1798 году испанский изобретатель Франциско де Сальва создал собственную конструкцию электростатического телеграфа. Позднее, в 1809 году немецкий учёный Самуил Томас Земмеринг построил и испытал электрохимический телеграф .

Дальнейшим развитием телеграфа стал телефон . Александр Грэхам Белл организовал первые телефонные переговоры по телеграфным проводам 9 октября . Трубка Белла служила по очереди и для передачи, и для приёма человеческой речи. Телефон, запатентованный в США 1876 году Александром Беллом, назывался «говорящий телеграф». Вызов абонента производился через трубку при помощи свистка. Дальность действия этой линии не превышала 500 метров .

История дальнейшего развития телефона включает в себя электрический микрофон, наконец, окончательно заменивший угольный, громкую связь, тоновый набор, цифровое сжатие звука. Новые технологии: IP-телефония, ISDN, DSL, сотовая связь, DECT.

В дальнейшем встала необходимость в сетях передачи данных (компьютерные сети) - системах связи между компьютерами или вычислительного оборудования. В 1957 году Министерство обороны США посчитало, что Американской армии на случай войны нужны надёжные системы связи и передачи информации. Пол Бэрен, разработал проект распределённой сети. Она была названа ARPANET (англ. Advanced Research Projects Agency Network). В связи с тем, что на большие расстояния очень тяжело передать аналоговый сигнал без искажений, он предложил передавать цифровые данные пакетами .

В декабре 1969 была создана экспериментальная сеть, соединившая четыре узла:

• Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе (UCLA)
• Калифорнийский университет в Санта-Барбара (UCSB)
• Исследовательский университет Стэнфорда (SRI)
• Университет штата Юта

За несколько лет сеть постепенно охватила все Соединённые Штаты.

В 1965 году Дональд Дэвис, учёный из Национальной физической лаборатории Англии, предложил создать в Англии компьютерную сеть, основанную на коммутации пакетов. Идея не была поддержана, но к 1970 году ему удалось создать подобную сеть для удовлетворения нужд многодисциплинарной лаборатории и для доказательства работы этой технологии на практике . К 1976 году сеть объединяла уже 12 компьютеров и 75 терминальных устройств .

К 1971 году сотрудниками Массачусетского технологического института была разработана первая программа для отправки электронной почты по сети. Эта программа сразу стала очень популярна среди пользователей. В 1973 году к сети были подключены через трансатлантический телефонный кабель первые иностранные организации из Великобритании и Норвегии, и компьютерная сеть стала международной.

В 1983 году за сетью ARPANET закрепился термин «Интернет ». В сентябре была опубликована спецификация Ethernet . 12 ноября - специалист по информатике Тим Бернерс-Ли опубликовал предложения по системе гипертекстовых диаграмм, дав ей название World Wide Web . В 1990-е годы Интернет объединил в себе большинство существовавших тогда сетей (хотя некоторые, как Фидонет, остались обособленными). Объединение выглядело привлекательным благодаря отсутствию единого руководства, а также благодаря открытости технических стандартов Интернета, что делало сети независимыми от бизнеса и конкретных компаний.

См. также

Примечания

Литература

• Shallit, Jeffrey A Very Brief History of Computer Science (англ.) . CS 134 in University of Waterloo (1995).

• М.В.Бастриков, О.П.Пономарев. Информационные технологии управления: Учебное пособие . - Калининград: Ин-та «КВШУ», 2005. - 140 с.

• Bellos, Alex Abacus adds up to number joy in Japan (неопр.) . Дата обращения 25 июня 2013.

• Ifrah Georges. The Universal History of Computing: From the Abacus to the Quantum Computer. - John Wiley & Sons, 2001. - 11 с.