ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

История возникновения и развития информационных технологий уходит своими корнями в глубокую древность. Первым этапом можно считать изобретение простейшего цифрового устройства — счетов.

Аналоговое направление, основанное на исчислении неизвестного физического объекта (процесса) по аналогии с моделью известного объекта (процесса), получило наибольшее распространение в период конца XIX - середины XX века. Основоположником аналогового направления является автор идеи логарифмического исчисления шотландский барон Джон Непер, подготовивший в 1614 г. научный фолиант «Описание удивительной таблицы логарифмов». Джон Непер не только теоретически обосновал функции, но и разработал практическую таблицу двоичных логарифмов.

Цифровое направление развития техники вычислений оказалось более перспективным и составляет сегодня основу компьютерной техники и технологии. Еще Леонардо да Винчи в начале XVI в. создал эскиз 13-разрядного суммирующего устройства с десятизубными кольцами. Хотя работающее устройство на базе этих чертежей было построено только в XX в., все же реальность проекта-Леонардо да Винчи подтвердилась.

В 1723 г. немецкий математик и астроном Христиан Людвиг Герстен создал арифметическую машину. Машина высчитывала частное и число последовательных операций сложения при умножении чисел. Кроме того, была предусмотрена возможность контроля за правильностью ввода данных.

В 1751 г. француз Перера на основе идей Паскаля и Перро изобретает арифметическую машину. В отличие от предшествующих устройств она была компактнее, так как ее счетные колеса располагались не на параллельных осях, а на единственной оси, проходившей через всю машину.

В 1820 г. состоялся первый промышленный выпуск цифровых счетных машин-арифмометров. Первенство принадлежит здесь французу Тома де Кальмару. В России к первым арифмометрам данного типа относятся самосчеты Буняковского (1867 г.). В 1874 г. инженер из Петербурга Вильгорд Однер значительно усовершенствовал конструкцию арифмометра, применив для ввода чисел с выдвижными зубьями (колеса «Однера»). Арифмометр Однера позволял проводить вычислительные операции со скоростью до 250 действий с четырехзначными цифрами за один час.

Вполне возможно, что развитие цифровой техники вычислений так и осталось бы на уровне малых машин, если бы не открытие француза Жозефа Мари Жаккара, который в начале XIX века применил для управления ткацким станком карту с пробитыми отверстиями (перфокарту). Машина Жаккара программировалась при помощи целой колоды перфокарт, каждая из которых управляла одним ходом челнока так, что при переходе к новому ри

сунку, оператор заменял одну колоду другой. Ученые попытались использовать это открытие для создания принципиально новой счетной машины, выполняющей операции без вмешательства человека.

В 1822 г. английский математик Чарльз Бэббидж создал программно-управляемую счетную машину, представляющую собой прототип сегодняшних периферийных устройств ввода и печати. Она состояла из вращаемых вручную шестеренок и валиков.

В конце 80-х гг. XIX века сотрудник национального бюро переписи населения США Герман Холлерид сумел разработать статический табулятор, способный автоматически обрабатывать перфокарты. Создание табулятора положило начало производству нового класса цифровых счетно-перфорационных (счетно-аналитических) машин, которые отличались от класса малых машин оригинальной системой ввода данных с перфокарт.

В начале XX в. появились арифмометры с клавишами для ввода чисел. Повышение степени автоматизации работы арифмометров позволило создать счетные автоматы, или, так называемые, малые счетные машины с электроприводом и автоматическим выполнением за час до 3-х тысяч операций с трех- и четырехзначными цифрами. Разнообразностью малых машин являлись бухгалтерские счет- но-записывающие и счетно-тестовые машины.

Основываясь на идеях и изобретениях Бэббиджа и Холлерита, профессор Гарвардского университета Говард Эйкен смог создать в 1937—1943 гг. вычислительную машину более высокого уровня под названием «Марк-1», которая работала на электромагнитных реле. В 1947 г. появилась машина данной серии «Марк-2», содержащая 13 тысяч реле.

Примерно в этот же период появились теоретические предпосылки и техническая возможность создания более совершенной машины на электрических лампах. В 1943 г. к разработке такой машины приступили сотрудники Пенсильванского университета (США) под руководством Джона Мочли и Просперта Эккерта, с участием знамени

того математика Джона фон Неймана. Результат их совместных усилий - ламповая вычислительная машина ENIAC (1946 г.), которая содержала 18 тысяч ламп и потребляла 150 кВт электроэнергии. В процессе работы над ламповой машиной Джон фон Нейман опубликовал доклад (1945 г.), являющийся одним из наиболее важных научных документов теории развития вычислительной техники. В докладе были обоснованы принципы устройства и функционирования универсальных вычислительных машин нового поколения - компьютеров, которые вобрали в себя все лучшее, что было создано многими поколениями ученых, теоретиков и практиков.

Это привело к созданию компьютеров, так сказать, первого поколения. Они характерны применением вакуумноламповой технологии, систем памяти на ртутных линиях задержки, магнитных барабанов и электронно-лучевых трубок Вильямса. Данные вводились с помощью перфолент, перфокарт и магнитных лент с хранимыми программами. Использовались печатающие устройства.

Далее развитие цифровой техники вычислений происходило быстрыми темпами. В 1949 г. по принципам Неймана английским исследователем Морисом Уилксом был построен первый компьютер. Вплоть до середины 50-х гг. в промышленном масштабе выпускались ламповые машины. Однако научные исследования в области электроники открывали все новые перспективы развития. Ведущие позиции в этой области занимали США. В 1948 г. Уолтер Браттейн и Джон Бардингриз компании ATamp;T изобрели транзистор, а в 1954 г. Гордон Тил из компании Texas Instruments применил для изготовления транзистора кремний. С 1955 г. стали выпускаться компьютеры на транзисторах, имеющие меньшие габариты, повышенное быстродействие и пониженное потребление энергии по сравнению с ламповыми машинами. Сборка компьютеров проходила вручную под микроскопом.

Применение транзисторов ознаменовало переход к компьютерам второго поколения. Транзисторы заменили электронные лампы, и компьютеры стали более быстрыми и надежными (до 500 тыс. операций в секунду). Усовершенствовались и функциональные устройства — работы с магнитными лентами, памяти на магнитных дисках.

В 1958 г. были изобретены: первая интегральная микросхема (Джек Килби — Texas Instruments) и первая промышленная интегральная микросхема (chip), автор которой Роберт Нойс основал в последствии (1968 г.) всемирно известную фирму Intel (INTegrated Electronics) компьютеры на интегральных микросхемах, выпуск которых был налажен с 1960 г., были еще более скоростными и малогабаритными.

В 1959 г. исследователи фирмы Datapoint сделали важный вывод о том, что компьютеру необходим центральный арифметико-логический блок, который мог бы управлять вычислениями, программами и устройствами. Речь шла о микропроцессоре. Сотрудники Datapoint разработали принципиальные технические решения по созданию микропроцессора и совместно с фирмой Intel в середине 60-х гг. стали осуществлять его промышленную доводку. Первые результаты были не совсем удачными — микропроцессоры Intel работали медленнее, чем ожидалось. Сотрудничество Datapoint и Intel прекратилось.

В 1964 г. были разработаны компьютеры третьего поколения с применением электронных схем с малой и средней степенью интеграции (до 1000 компонентов на кристалл). С этого времени стали проектировать не отдельный компьютер, а скорее целое семейство компьютеров на базе применения программного обеспечения. Примером компьютеров третьего поколения можно считать созданные тогда американский IBM 360, а также советские ЕС 1030 и 1060. В конце 60-х гг. появились мини-компьютеры, а в 1971 г. — первый микропроцессор. Годом позже компания Intel выпускает первый широко известный микропроцессор Intel 8008, а в апреле 1974 г. — микропроцессор второго поколения Intel 8080.

С середины 70-х гг. были разработаны компьютеры четвертого поколения. Они характерны использованием больших и сверхбольших интегральных схем (до миллиона компонентов на кристалл). Первые компьютеры четвертого поколения выпустила фирма Amdahl Corp. В этих компьютерах использовались быстродействующие системы памяти на интегральных схемах емкостью несколько мегабайт. При выключении данные оперативной памяти переносились на диск. При включении проходила самозагрузка. Производительность компьютеров четвертого поколения — сотни миллионов операций в секунду.

Также в середине 70-х появились первые персональные компьютеры. Дальнейшая история развития компьютеров тесно связана с развитием микропроцессорной техники. В 1975 г. на основе процессора Intel 8080 был создан первый массовый персональный компьютер Альтаир. К концу 70-х гг., благодаря усилиям фирмы Intel, разработавшей новейшие микропроцессоры Intel 8086 и Intel 8088, возникли предпосылки для улучшения вычислительных и эргономических характеристик компьютеров. В этот период крупнейшая электротехническая корпорация IBM включилась в конкурентную борьбу на рынке и попыталась создать персональный компьютер на основе процессора Intel 8088. В августе 1981г. появился компьютер IBM PC, быстро завоевавший огромную популярность. Удачная конструкция IBM PC предопределила его использование в качестве стандарта персональных компьютеров конца XX в.

С 1982 г. ведутся разработки компьютеров пятого поколения. Их основой является ориентация на обработку знаний. Ученые уверены в том, что обработка знаний, свойственная только человеку, может вестись и компьютером с целью решения поставленных проблем и принятия адекватных решений.

В 1984 г. фирма Microsoft представила первые образцы операционной системы Windows. Американцы до сих пор считают это изобретение одним из выдающихся открытий XX в.

Важным оказалось предложение, сделанное в марте 1989 г. сотрудником международного европейского научного центра (CERN) Тимом Баренсом. Суть идеи состояла в создании новой распределенной информационной системы под названием World Wide Web. Информационная система на базе гипертекста смогла бы объединить информационные ресурсы CERN (базы данных отчетов, документацию, почтовые адреса и т. д.). Проект был принят в 1990 г. На базе нового вида представления текстовой информации (в виде гипертекста) была создана система баз данных под названием Internet, в последствии объединившая весь мир.