Етапи розвитку інформатики

Комп'ютерні технології перетворюють ознайомлення з історією інформатики в науковий експеримент реального часу з історії науки і технології, формує в нерозривному зв'язку з суспільним життям і відбиває світові процеси і людський фактор, роль особистості та економічних реалій. З'явилася можливість не тільки ознайомитися з колом ідей, але й отримати фактичний матеріал, який показує закономірності історичного прогресу. Таким чином, не менш важливим є детальний розгляд становлення інформатики як науки, яка повязана з розвитком компютерів до їх сучасного стану.

Першим кроком до сучасної інформатики стало створення - ще в давнину - абака, різновидом якого є конторські рахунки. В цих найпростіших приладах використовується кодування десяткових цифр за допомогою дискретних одиниць-кісточок і здійснюється реалізація найпростіших арифметичних дій.

Найбільшого розвитку інформатика отримала у XVII столітті, коли створюються перші обчислювальні машини. Зокрема, у 1623-1624 роках була створена перша механічна обчислювальна машина професором Тюбінгенського університету Вільгельмом Шиккардом. Ця машина була десятковій, 6-розрядної. Кожен розряд мав відповідне зубчасте (рахункове) колесо з 10 зубами, а також однозубий колесо для передачі переносу в старший розряд.

У 1645 році молодий французький математик Блез Паскаль побудував "Арифметичну машину". На відміну від машини Шиккарда вона була забезпечена оригінальним ефективним механізмом переносу, винайденим Паскалем.

Важливу роль в історії обчислювальної техніки в 1672 році зіграла машина Готфріда Вільгельма Лейбніца. Арифметична машина, яку він побудував у 1672, була першим у світі арифмометром, тобто машиною, що виконує всі чотири арифметичні дії. Множення і ділення виявилося можливим завдяки "ступінчастому валику", який винайшов Лейбніц. Ця ідея виявилася досить плідної: надалі на принципі ступеневої валика було побудовано більшість арифмометрів.

XVIII століття в історії інформатики характеризується тим, що бцли створенні перші перфоровані карти Жаккара для управління ткацькими верстатами. Карти могли рухатися в прямому і зворотному напрямку.

XIX століття дає значний поштовх для створення компютерів.

У 1812-1822 роках була здійснена перша спроба створення універсальної цифрової обчислювальної машини, яка по праву може вважатися прототипом сучасних ЕОМ, належить англійцю Чарльзу Беббіджу.

Ідея побудувати обчислювальну машину для розрахунку таблиць виникла у нього в 1812 році. У 1822 році Беббідж пропонує проект різницевої машини. Однак цей проект не був завершений з тієї причини, що Беббіджем опанувала нова ідея: створити аналітичну машину, яка по праву вважається прототипом сучасних комп'ютерів. Ця машина мала програмне управління. Для зберігання програм Беббідж використовував перфоровані карти Жаккара.

1843 року графиня Ада Августа Лавлейс розробила перші в історії реальні комп'ютерні програми.

1874 рік – створення механічних пристроїв для виконання операцій арифметики.

Слід зазначити, що ХІХ століття ознаменоване арифмометром з колесом Однера. Потім з'явилося безліч різноманітних клавішних електронних калькуляторів, здатних виконувати відносно прості обчислювальні процедури. Однак основний принцип роботи - складання на папері плану розрахунку і покрокове подальше його виконання - залишилися.

Наприкінці ХІХ століття на зміну зубчастим колесам приходять електромеханічні пристрої. Американець Герман Холлеріт розробляє і організовує серійне виробництво комплексу лічильно-аналітичних машин, де в якості основного носія інформації використовувалися перфокарти.

Плідні результати з розвитку інформатики дає і XX століття, де спостеріається удосконалення ЕОМ та створення різноманітних програмних мов. Феномен науково-технічного прогресу другої половини ХХ ст. пов’язаний з мікроелектронікою та її технологічними процесами. Джерела технічної революції цього століття виходять саме з двадцятих років, коли було винайдено вакуумну лампу. Створена на початку 20–х років, вона стала першим електронним конструктивним елементом, на зміну якої у сорокові роки прийшов транзистор. Його винайшли Джон Бардін, Вільям Шоклі, Уолтер Браттейн. Вони одержали у 1956 р. Нобелівську премію з фізики за відкриття транзисторного ефекту [6, с. 379].

У середині 30-х років почала зароджуватися теорія релейно-контактних схем, т. е. схем, що складаються з багатьох релейних елементів. Зароджуються телебачення і радіолокація, розвивається електронна контрольно-вимірювальна техніка. Електронні лампи вперше починають застосовуватися для виконання рахункових операцій (у приладах ядерної фізики для рахунку заряджених частинок).

Почиають випускатися лічильно-клавішні машини ВК, "Мерседес", "Рейнметалл" та інші. Відбувається розвиток і вдосконалення лічильно-аналітичної техніки.

Особливий внесок у розвиток інфрматики вносить фірма IBM (США), яка розпочинає серійний випуск розмножувальних перфораторів (для додавання, віднімання та множення) і обчислювальних перфораторів (для виконання чотирьох арифметичних дій). Розробляються стрічкові перфоратори, ввідні пристрої для автоматичного запису показань різних приладів, підсумкові перфоратори.

1938-1946 - Роботу над автоматичними цифровими машинами на контактних реле веде Дж. Стибиц (фірма "Белл", США). Результатом цих робіт стало створення декількох спеціалізованих машин (Белл-I, 1939 р.; Белл-II, 1943 р.; Белл-III, 1944) і потужної універсальної машини Белл-V, яка була закінчена в 1946 р, вже після будівлі першої ЕОМ.

Перший проект електронної обчислювальної машини розроблений Дж. Атанасовим 1939 – 1941 р.р. Споруда машини залишилася незавершеною через вступу США у війну і переходу Дж. Атанасова на дослідницьку роботу військового призначення.

Істотним етапом, з якого почалося розвиток сучасних ЕОМ, з'явилася розробка на початку 40-х років релейних і електронних схем для зберігання в машинах цифрової інформації - проміжних даних і результатів обчислень. Почався розвиток одного з найважливіших пристроїв ЕОМ - блоку пам'яті.

Можливостями виконання розрахунків на ЕОМ зацікавилася Балістична дослідна лабораторія Армії США, і в тому ж році під керівництвом Дж. Мочлі і Дж. Еккерта почалася споруда машини ЕНІАК.

1945 рік - Машина ЕНІАК була введена в дію, а в лютому 1946 року відбулася перша публічна демонстрація роботи ЕОМ. Була досягнута приблизно в 1000 разів більш висока швидкість виконання операцій в порівнянні з релейними машинами.

Перша справжня обчислювальна машина (тобто, цифрова та електронна) була продемонстрована в 1946 році.

Основні принципи побудови архітектури обчислювальних машин були сформульовані відомим американським математиком Джоном фон Нейманом. На основі критичного аналізу конструкції машини ЕНІАК він запропонував ряд нових ідей організації ЕОМ, у тому числі концепцію збереженої програми, т. е. зберігання програми в пристрої разом з числовими даними. Ця революційна ідея фон Неймана дозволила вирішити проблему управління машиною, автоматично модифікуючи команди в процесі рішення задачі.

1948 року була видана книга Вінера "Кібернетика або управління і зв'язок в тварині і машині" опублікована одночасно у Франції та в США. Рік видання цієї книги прийнято вважати початком інформатики.

Надалі триває розвиток інформатики, зокрема, й обчислювальної техніки. С.А. Лебедєв розробляє основні принципи побудови машини МЕСМ (Мала Електронна Рахункова Машина) Розробка основних елементів МЕСМ була виконана в 1948 році. С.А. Лебедєв повністю присвячує себе створенню ЕОМ.

За нею з’явилась ВЕОМ – найпродуктивніша в Європі і одна з надійніших у світі. Це був надійний, перспективний напрямок науково- технічного прогресу, який давав змогу Радянському Союзу йти ходою НТР поряд з іншими розвинутими країнами. З появою такої ЕОМ на якісно новому рівні почали розв’язуватись найважливіші науково-технічні завдання в галузі ядерної фізики, динаміки космічних польотів і ракетної техніки, далеких ліній електропередач, механіки, статичного контролю якості тощо.

Та робота, що виконувалась першими ЕОМ – гігантами, сьогодні виконується комп’ютером, що перевершує перші зразки і за швидкодією, і за надійністю, і навіть за обсязом пам’яті, але уміщається такий комп’ютер у портфелі. Споживає він від батарейок відсотки вата. Історично комп’ютер зобов’язаний розвитку обчислювальної техніки. ЕОМ першого покоління – жорстким і тихохідним обчислювачам, що стали піонерами комп’ютерної техніки. Перші серійні ЕОМ на транзисторах з’явились у 1958 році одночасно в США, Федеративній Республіці Німеччина і Японії.

У 1962 р. почалося масове виробництво інтегральних мікросхем, але вже у наступному році була створена ЕОМ на 587 мікросхемах. У 1964 р. фірма ІВМ налагодила виробництво машин ІВМ-360 – першої масової серії ЕОМ на інтегральних елементах. Вперше тоді стало можливим пов’язати машини і комплекси і без усяких переробок переносити програми, що написані для однієї ЕОМ, на будь-яку з цієї серії. Так була здійснена стандартизація апаратного і програмного забезпечення ЕОМ. У 1976 р. з’явились перші машини четвертого покоління на великих інтегральних схемах – американські «Крей-1» і «Крей-2» зі швидкодією 100 млн. операцій на секунду. Вони містили біля 300 тис. чіпів (мікросхем) [8, с. 490].

1980-1990 р.р. – це новий якісний скачок технології розробки програмного забезпечення. Центр ваги технологічних рішень переносяться на створення засобів взаємодії користувачів з ЕОМ при створенні програмного продукту. Ключова ланка нової інформаційної технології - представлення та обробка знань. Створюються бази знань, експертні системи. Тотальне поширення персональних ЕОМ.

На сьогодні розвиток цієї науки є не менш інтенсивним у звязку з розвитком інформаційних технологій, у звязку з ускладненням економічних, організаційних і технічних проблем.

Отже, слід зазначити, що інформатика, від свого початкового розвитку перетворилась у фундаментальну природничу науку, яка вивчає процеси передачі та обробки інформації за допомогою технічних електронно-обчислювальних пристроїв.