1.2 Автоматизация вычислений

Идея автоматизации вычислительных операций пришла из часовой промышленности. Старинные монастырские башенные часы были настроены так, чтобы в заданное время включать механизм, связанный с системой колоколов. Такое программирование было жестким – одна и та же операция выполнялась в одно и то же время.

1.3 Гибкая автоматизация вычислительных операций

Идея гибкой автоматизации механических устройств с помощью перфорированной бумажной ленты впервые была реализована в 1804 г. в ткацком станке Жаккарда, после чего оставался только один шаг до гибкого управления вычислительными операциями. Этот шаг был сделан выдающимся английским математиком и изобретателем Чарльзом Бэббиджем (1792-1871) в его Аналитической машине. Особенностью Аналитической машины стало то, что здесь впервые был реализован принцип разделения информации на команды и данные. Идея Ч. Беббиджа о раздельном рассмотрении команд и данных оказалась необычайно плодотворной. В ХХ в. она была развита в принципах Джона фон Неймана (1941 г.), и сегодня в вычислительной технике принцип раздельного рассмотрения программ и данных имеет очень важное значение. Он учитывает и при разработке архитектур современных компьютеров, и при разработке компьютерных программ.

В какой-то степени благодаря этому принципу функционирует современный Интернет. В состав Всемирной компьютерной сети входит множество самых разных моделей компьютеров, аппаратно несовместимых между собой, на которых работает множество несовместимых программ. Однако, это не мешает нам получать информацию, через какие бы компьютерные системы она ни транслировалась. Это возможно только благодаря тому, что данные рассматриваются отдельно от программ и несовместимость компьютеров и программ не влечет за собой несовместимость в данных.

Аналитическая машина Чарльза Бэббиджа может считаться первым в мире механическим компьютером. Как и всем механическим устройствам, ей были присущи такие недостатки, как конструктивная сложность, громоздкость, малая производительность. Однако, это все-таки был компьютер, поскольку машина была способна выполнять вычисления автоматически.

1.4 Современное представление о компьютере

Научно-технические достижения ХХ в. показали возможность автоматизации работ с данными за счет использования устройств не механического, а электронного типа. Это позволило повысить их надежность и производительность. Характерное отличие электронных устройств от механических заключается в том, что они регистрируют не перемещения элементов конструкции (реек, шестерен и т. п.), а состояния элементов устройства (электронных компонентов). Характерной особенностью электронных устройств является удобство работы с двоичным кодом. Числа, записанные в двоичном коде, не слишком наглядны для человека, но этот недостаток компенсируется тем, что электронные устройства сами переводят данные из любой системы в двоичную. Однако у двоичного кода есть и преимущества. С помощью двоичного кода можно выражать не только числа, но и тексты, изображения, музыку, видео и другие типы данных. Благодаря этой возможности современные компьютеры предназначены отнюдь не только для автоматизации вычислительных операций, но и для множества других операций с данными, представленными в самой разной форме.

Совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки данных, называют вычислительной техникой. Конкретный набор взаимодействующих между собой устройств и программ, предназначенный для обслуживания одного рабочего участка, называют вычислительной системой. Центральным устройством большинства вычислительных систем являются компьютер.