Технические средства обеспечения информационных процессов

Слайд 3

Простые часы содержат информацию о времени в графическом виде.

Часы с боем могут напоминать о прошествии определенного промежутка времени (час, полчаса, четверть часа)

Репетиры способны боем оповестить о текущем времени (были придуманы для определения времени в темное время суток).

С календарем – более сложные механизмы, содержащие информацию о времени и дате.

Часы с календарями делятся на три вида: Quantieme Simple, Quantieme perpetue и «вечный календарь". Первые, Quantieme Simple, показывают не только дату, но и дни недели, месяцы, а иногда и фазы луны. Как правило, вся эта информация показывается на дополнительных маленьких циферблатах, иногда в окошках, а в некоторых случаях с помощью комбинации того и другого. Все коррекции дат осуществляются вручную. Quantieme perpetue, часто ассоциирующийся с «Вечным календарем», включает в себя механизм, самоустанавливающийся на различные количества дней в месяце – 28, 30 или 31. В "Вечном календаре" также содержится индикатор високосного года. «Вечный календарь» точно указывает дату, день недели, месяц, фазы луны и високосный год без вмешательства человека.

Слайд 4

Шарманка (от нем. Charmante Katharine — «Прекрасная Катарина», название одной из первых песен, исполненных на шарманке) — механический музыкальный инструмент, в котором вращающийся металлический валик с выступающими из него шипами (штифтами) управляет многочисленными органными трубками, куда поступает воздух из воздушной камеры.

В музыкальной шкатулке источником звука являются металлические пластины разной длины, цепляющиеся за штифты.

Слайд 5

«Паскалина» — Француз Блез Паскаль начал создавать суммирующую машину «Паскалину» в 1642 г. в возрасте 19 лет, наблюдая за работой своего отца, который был сборщиком налогов и был вынужден часто выполнять долгие и утомительные расчёты.

Машина Паскаля представляла собой механическое устройство в виде ящичка с многочисленными связанными одна с другой шестерёнками. Складываемые числа вводились в машину при помощи соответствующего поворота наборных колёсиков. На каждое из этих колёсиков, соответствовавших одному десятичному разряду числа, были нанесены деления от 0 до 9. При вводе числа, колесики прокручивались до соответствующей цифры. Совершив полный оборот избыток над цифрой 9 колёсико переносило на соседний разряд, сдвигая соседнее колесо на 1 позицию. Первые варианты «Паскалины» имели пять зубчатых колёс, позднее их число увеличилось до шести или даже восьми, что позволяло работать с большими числами, вплоть до 9999999. Ответ появлялся в верхней части металлического корпуса. Вращение колёс было возможно лишь в одном направлении, исключая возможность непосредственного оперирования отрицательными числами. Тем не менее, машина Паскаля позволяла выполнять не только сложение, но и другие операции, но требовала при этом применения довольно неудобной процедуры повторных сложений. Вычитание выполнялось при помощи дополнений до девятки, которые для помощи считавшему появлялись в окошке, размещённом над выставленным оригинальным значением.

Слайд 6

Логарифми́ческая лине́йка — аналоговое вычислительное устройство, позволяющее выполнять несколько математических операций, в том числе, умножение и деление чисел, возведение в степень (чаще всего в квадрат и куб) и вычисление квадратных и кубических корней, вычисление логарифмов, тригонометрических функций и другие операции.

Принцип действия логарифмической линейки основан на том, что умножение и деление чисел заменяется, соответственно, сложением и вычитанием их логарифмов. Первый вариант линейки разработал английский математик-любитель Уильям Отред в 1622 году.

Слайд 7

Жозе́ф Мари́ Жакка́р (иногда Жаккард; фр. Joseph Marie Jacquard; 7 июля 1752, Лион — 7 августа 1834, Уллен, Рона) в 1801 году создал т.н. машину Жаккарда

Машина Жаккарда— зевообразовательный механизм ткацкого станка для выработки крупноузорчатых тканей (декоративные ткани, ковры, скатерти и т. п.). Давал возможность раздельно управлять каждой нитью основы или небольшой их группой.

Жаккарда машина имеет ножи, крючки, иглы, рамную доску, рамные шнуры и перфорированную призму (рис.). Нити основы, пробранные в глазки лиц (галев), связаны с машиной при помощи аркатных шнуров, продетых в делительную доску для равномерного распределения по ширине станка. Ножи, закрепленные в ножевой раме, совершают возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости. Крючки, находящиеся в зоне действия ножей, захватываются ими и поднимаются вверх, а через рамные и аркатные шнуры поднимаются вверх и нити основы, образуя верхнюю часть зева (основные перекрытия в ткани). Крючки, выведенные из зоны действия ножей, опускаются вниз вместе с рамной доской. Опускание крючков и нитей основы происходит под действием силы тяжести грузиков. Опущенные нити основы образуют нижнюю часть зева (уточные переплетения в ткани). Крючки из зоны действия ножей выводятся иглами, на которые действует призма, имеющая качательные и вращательные движения. На призму надет картон, состоящий из отдельных бумажных карт, которые имеют просеченные и непросечённые места против концов игл. Встречая просеченное место, игла входит в призму, и крючок остаётся в зоне действия ножа, а непросечённое место карты перемещает иглу и выключает крючок из взаимодействия с ножом. Сочетание просеченных и непросечённых мест на картах позволяет осуществить вполне определённое чередование подъёмов и опускания нитей основы и образование на ткани узора.

Слайд 8

Арифмометр Томаса — Арифмометр (от греч. αριθμός — число) — настольная (или портативная) механическая вычислительная машина, предназначенная для точного умножения и деления, а также для сложения и вычитания.

Слайд 9

Табулятор Холлерита — Устройство для обработки данных, нанесенных на перфокарты. Табуляторами обрабатывались данные национальных переписей населения в США (1890 г.) и России (1897 г.). Американец Г. Холлерит создал табулятор в 1887 г., опираясь на идеи Жаккарда.

Табулятор (электромеханическая машина), внешне напоминающий бюро, работал от больших электрических батарей. На передней панели – электромеханические счетчики, по 10 штук в каждом горизонтальном ряду емкостью 10 000 единиц. Число горизонтальных рядов могло быть от 4 до 12. На столе справа – воспринимающий пресс, который считывает данные с перфокарт и передает их на табулятор или сортировальную машину. В верхней (подвижной) части пресса находятся металлические иголочки на пружинках, их расположение и число соответствует центрам чашечек с ртутью в нижней (неподвижной) части пресса. При считывании данных с перфокарты ее укладывают в пресс и вручную опускают верхнюю часть пресса. В местах пробивок иглы свободно проходят, достигая ртути, цепь замыкается, сигнал от чашечки по проводам поступает к счетчику. Каждой чашке соответствует свой счетчик, на лицевой стороне которого циферблат на 100 делений и две стрелки (большая показывает единицы и десятки, маленькая - сотни). Часовой механизм приводится в движение маленьким электромагнитом. Счетчики съемные, результаты сбрасываются поворотом стрелок вручную. По окончании обработки карточек на табуляторе каждый счетчик показывает, сколько раз в его позиции замыкалась электрическая цепь через отверстие в перфокарте, и подводятся простые итоги по одному признаку.

Для статистических исследований важное значение имеют комбинации разных признаков, например пола с возрастом, с образованием и т. д. В таком случае прямое электрическое соединение ртутных чашечек со счетчиками не решит задачу – необходимо дополнительное использование сортировальной машины, которая работала совместно с табулятором, и наличие электромагнитных реле.

Электромагнитные реле, известные с 1831 г., до Г. Холлерита не применялись в счетной технике. В необходимом количестве (не более 120 штук) реле устанавливали на задней панели табулятора. В сортировальной машине они располагались в каждой из 26 ячеек для отсортированных перфокарт и соединялись электропроводами со счетчиками табулятора. Скорость обработки карточек на табуляторе составляла 1000 штук в час.

Слайд 10

в австрийской переписи 1890 г. применялись перфокарты, имеющие 20х12 позиций, в российской переписи 1897 г. - 22х12 позиций.

Созданная Г. Холлеритом в 1896 г. фирма Tabulating Machine Company по производству счетно-аналитических машин была продана, в 1911 г. она слилась с другими компаниями в одну, которая с 1924 г. называется International Business Machines. До 1921 г. Холлерит оставался консультантом этой фирмы.

Слайд 11

Первая автоматическая вычислительная машина с программным управлением (посредством перфокарт), способная выполнять сложение, вычитание, умножение и деление. Проект разработан (но не внедрен) Чарльзом Бэббиджом, считающимся предшественником создателей современного компьютера. В 1991 г. Музеем науки (Кенсингтон, Англия) по рисункам автора была изготовлена копия машины.

Началом информатики как науки можно назвать научные изыскания Ады Лавлейс (Авгу́ста А́да Кинг (урождённая Ба́йрон), графиня Ла́влейс (англ. Augusta Ada King Byron, Countess of Lovelace), 10 декабря 1815 – 27 ноября 1852).

Она по праву считается первым программистом. В комментариях Лавлейс были приведены три первые в мире вычислительные программы, составленные ею для машины Бэббиджа. Самая простая из них и наиболее подробно описанная – программа решения системы двух линейных алгебраических уравнений с двумя неизвестными. При разборе этой программы было впервые введено понятие рабочих ячеек (рабочих переменных) и использована идея последовательного изменения их содержания. От этой идеи остаётся один шаг до оператора присвоения – одной из основополагающих операций всех языков программирования, включая машинные.

Вторая программа была составлена для вычисления значений тригонометрической функции с многократным повторением заданной последовательности вычислительных операций; для этой процедуры Лавлейс ввела понятие цикла – одной из фундаментальных конструкций структурного программирования.

В третьей программе, предназначенной для вычисления чисел Бернулли, были уже использованы рекуррентные вложенные циклы. В своих комментариях Лавлейс высказала также великолепную догадку о том, что вычислительные операции могут выполняться не только с числами, но и с другими объектами, без чего вычислительные машины так бы и остались всего лишь мощными быстродействующими калькуляторами.

Слайд 12

1937  — Z1, электронномеханическая вычислительная машина, разработанная Конрадом Цузе стало первым вычислительным устройством, работавшим на двоичной логике и применявшее арифметику с плавающей запятой. Использовал механические реле.

Машина Z3 — Первый автоматический программируемый цифровой компьютер управлялся перфолентой, сделанной из кинопленки, выполнял 3-4 сложения в секунду. Создана Конрадом Цузе (1910 – 1995). Единственная модель уничтожена во время воздушного налета в 1944 г. На снимке машина Z3 из Немецкого музея в Мюнхене, реконструированная в 1960 г. (фото)

Слайд 13

1946 — ENIAC; !!!

ЭНИАК  (ENIAC, сокр. от англ. Electronic Number Integrator And Computer — Электронный числовой интегратор и вычислитель) — первый широкомасштабный электронный цифровой компьютер, который можно было перепрограммировать для решения полного диапазона задач (предыдущие компьютеры имели только часть из этих свойств). Построен в 1946 году по заказу Армии США в Лаборатории баллистических исследований для расчётов таблиц стрельбы. Запущен 14 февраля 1946 года.

В отличие от созданного в 1941 году немецким инженером Конрадом Цузе комплекса Z3, использовавшего механические реле, в ЭНИАКе в качестве основы компонентной базы применялись вакуумные лампы. Всего комплекс включал 17468 ламп, 7200 кремниевых диодов, 1500 реле, 70000 резисторов и 10000 конденсаторов. Потребляемая мощность — 150 кВт. Вычислительная мощность — 300 операций умножения или 5000 операций сложения в секунду. Вес - 27 тонн. Вычисления производились в десятичной системе.

Создание эниак считают началом первого поколения эвм.

1948 — Манчестерская мэм «Baby»;

Манчестерская малая экспериментальная машина (англ. Manchester Small-Scale Experimental Machine, сокр. SSEM), также известная как Baby («младенец») — первый электронный компьютер, построенный по принципу совместного хранения данных и программ в памяти. Была создана в Университете Манчестера Фредериком Уильямсоном и Томом Килберном, и запустила свою первую программу 21 июня 1948 года. Машина была задумана не как рабочая ЭВМ, а как экспериментальный аппарат для изучения свойств компьютерной памяти на ЭЛТ (так называемой «трубки Уильямса»).

Когда МЭМ доказала работоспособность такого рода запоминающих устройств, в университете начались работы над созданием полноценного компьютера на трубках Уильямса — Манчестерского Марк I. (след слайд)

1949 — EDSAC

EDSAC (англ. Electronic Delay Storage Automatic Computer) — электронная вычислительная машина, созданная в 1949 году в Кембриджском университете (Великобритания) группой во главе с Морисом Уилксом. Первый в мире действующий и практически используемый компьютер с хранимой в памяти программой. Архитектура компьютера наследовала архитектуру американского EDVAC.

На создание EDSAC ушло два с половиной года. Весной 1949 года была завершена отладка машины, и 6 мая 1949 года была выполнена первая программа — вычисление таблицы квадратов чисел от 0 до 99.

Компьютер состоял из примерно 3000 электронных ламп. Основная память компьютера состояла из 32-х ртутных ультразвуковых линий задержки (РУЛЗ), каждая из которых хранила 32 слова по 17 бит, включая бит знака — всего это даёт 1024 ячеек памяти. Была возможность включить дополнительные линии задержки, что позволяло работать со словами в 35 двоичных разрядов (включая бит знака). Вычисления производились в двоичной системе со скоростью от 100 до 15 000 операций в секунду. Потребляемая мощность — 12 кВт, занимаемая площадь — 20 м².

Советские машины – БЭСМ-1, Урал, Стрела.

Второе поколение – ЭВМ на транзисторах.

БЭСМ-4, М-220, Наири …

Третье поколение – на интегральных микросхемах.

7 апреля 1964 г. фирма IBM объявила о создании семейства компьютеров System 360 — первой серии масштабируемых компьютеров, впоследствии ставшая примером открытого стандарта, когда один производитель компьютерного оборудования мог произвести оборудование, совместимое с оборудованием другого производителя; широкое распространение System 360 де-факто установило стандарт байта, состоящего из 8 битов, и ввело в широкое употребление шестнадцатеричную систему счисления в программировании.

IBM System/360 (S/360) — это семейство компьютеров класса мейнфреймов. Это был первый ряд компьютеров, в котором проводилось чёткое различие между архитектурой и реализацией. В СССР IBM/360 была клонирована под названием ЕС ЭВМ.

PDP-11

Слайд 14

«Марк I» (Automatic Sequence Controlled Calculator — Калькулятор, управляемый автоматическими последовательностями)[1] — первый американский программируемый компьютер. Разработан и построен в 1943 году по контракту с IBM молодым гарвардским математиком Говардом Эйкеном и ещё четырьмя инженерами этой компании на основе идей англичанина Чарльза Бэббиджа.

После успешного прохождения первых тестов в феврале 1944-го компьютер был перенесён в Гарвардский университет и формально запущен там 7 августа 1944 года.

По настоянию президента IBM Томаса Дж. Уотсона, вложившего в создание «Марк I» 500 тысяч долларов своей компании, машина была заключена в корпус из стекла и нержавеющей стали. Компьютер содержал около 765 тысяч деталей (электромеханических реле, переключателей и т. п.) достигал в длину почти 17 м (машина занимала в Гарвардском университете площадь в несколько десятков квадратных метров), в высоту — более 2,5 м и весил около 4,5 т. Общая протяжённость соединительных проводов составляла почти 800 км. Основные вычислительные модули синхронизировались механически при помощи 15-метрового вала, приводимого в движение электрическим двигателем, мощностью в 5 л.с. (4 КВт).

Компьютер оперировал 72 числами, состоящими из 23 десятичных разрядов, затрачивая по 3 секунды на операции сложения и вычитания. Умножение выполнялось в течение 6 секунд, деление — 15,3 секунды, на операции вычисления логарифмов и выполнение тригонометрических функций требовалось больше минуты.

Фактически «Марк I» представлял собой усовершенствованный арифмометр, заменявший труд примерно 20 операторов с обычными ручными устройствами, однако из-за наличия возможности программирования некоторые исследователи называют его первым реально работавшим компьютером. На самом деле, машина начала перемалывать свои разряды лишь через два года после того как в Германии немецкий изобретатель Конрад Цузе создал вычислительную машину «Z3».