8. Поняття кодування.

Як сказано раніше, дискретна форма подання інформації забезпечує значні переваги практично у всіх інформаційних процесах. Тому в тих випадках, коли первинний сигнал має аналогову форму, здійснюється його перетворення до дискретного виду. Надалі дискретний сигнал підлягає кодуванню.

Кодування - це відображення дискретного повідомлення у вигляді певних сполучень символів. Сукупність правил, за якими виконується кодування, називається кодом (від французького слова соdе - кодекс, звід законів). Інакше кажучи, код - це правило відображення інформації.

Завдяки кодуванню комп’ютер може обробляти різноманітну інформацію: числову, текстову, графічну, звукову, відео. Всім цим видам інформації після кодування надається вигляд послідовності електричних імпульсів, у якій наявність імпульсу позначається одиницею, а його відсутність - нулем.

9. Історія розвитку обчислювальної техніки.

9.1. Лічильні пристрої до появи еом.

Найдавнішим лічильним інструментом, який був в розпорядження людини, була його особиста рука. Для полегшення лічби люди стали використовувати пальці – спочатку однієї руки, потім обох, а в деяких племенах і пальці ніг. Лічба на пальцях використовувалась дуже довго – час її виникнення визначити надзвичайно важко. Наступним кроком у розвитку лічби стало використання камінців та інших предметів, а для запам’ятовування чисел – зарубок на палках або кістках тварин, вузлів на вірьовках.

Гостра необхідність в більш досконалому інструменті для запису чисел і лічби привела до появи абака (від грецького слова abakion – дощечка, покрита пилюкою). До V віку до н.е. він отримав широке поширення в Єгипті, Греції, Римі. Абак представляв собою дошку з жолобками, в яких по позиційному принципу розташовували деякі предмети – камінці, кісточки і т.п. (мал.3).

Малюнок 3.

В подальшому абак був удосконалений – дошка була замінена рамкою, камінці – кульками або дисками, які нанизувались на нитки або прутики. І отримали рахівниці. Російські рахівниці з’явились на рубежі XVI і XVII століть.

У 1623 році англійським математиком Едмондом Гантером був створений новий лічильний інструмент – логарифмічна лінійка.

Ескіз механічного підсумовуючого пристрою був розроблений ще Леонардо да Вінчі. Перша механічна лічильна машина була виготовлена в 1623 році професором математики Вільгельмом Шиккардом. Але машина Шиккарда незабаром згоріла під час пожару, а рукописи Леонардо да Вінчі були виявлені лише в 1967 році. Тому біографія механічних обчислювальних пристроїв ведеться від підсумовуючої машини (мал.4), винайденої в 1642 році і виготовленої в 1645 році Блезом Паскалем.

Малюнок 4.

В 1673 році інший математик Готфрід Лейбніц розробив лічильний пристрій (мал.5), на якому вже можна було виконувати дії множення та ділення. Лічильні пристрої Паскаля та Лейбніца стали прообразом арифмометра. Перший арифмометр для чотирьох арифметичних дій, який застосовувався у практиці, вдалося сконструювати у 1790 році німецькому годинниковому майстру Гану. Згодом пристрій арифмометра удосконалювався багатьма механіками з Англії, Франції, Італії, Росії, Швейцарії (мал.6). Перша фірма, яка спеціалізувалась на випуску арифмометрів основана в США в 1887 році. В Росії арифмометри почали випускати з 1894 року і вироблялись більш 70 років.

Малюнок 5.

Малюнок 6.

Французький ткач і механік Жозеф Жаккар створив перший зразок машини, керованою введеною в неї інформації. В 1802 році він побудував машину, яка полегшувала процес виробництва тканин зі складним візерунком.

Англійський математик Чарльз Беббідж в 1812 році почав працювати над так званою „розносною” машиною. До 1822 року вчений побудував невелику діючу модель і розрахував на ній таблицю квадратів.

Удосконалюючи „розносну” машину, Беббідж приступив в 1833 році до розробки „аналітичної машини” (мал.7). Вона повинна була відрізнятись більшою швидкістю при більш простій конструкції, чим попередня „розносна” машина. Згідно проекту, нову машину передбачалось приводити в дію силою пару.

Малюнок 7.

На жаль, із-за недостатнього розвитку технології проект Беббіджа не був реалізований. Але його винахід мав важливе значення. Багато наступних винахідників скористались ідеями придуманими ним пристроїв.

Необхідність автоматизувати обчислення при перепису населення в США підштовхнула Генріха Холлеріта до створення в 1888 році табулятора (мал.8), де інформація, яка була нанесена на перфокарти, розшифровувалась електричним струмом. Цей пристрій дозволив опрацювати дані перепису населення всього за три роки, замість восьми років, що необхідно було раніше. В 1924 році Халлеріт заснував фірму ІВМ для серійного випуску табулятора. На сьогоднішній час ІВМ є одним з най потужніших у світі виробників комп’ютерів.

Малюнок 8.

Наприкінці 30-х років ХХ століття німецький інженер Конрад Цузе розробив першу двійкову цифрову машину Z1. У ній застосовувалися електромеханічні реле, тобто механічні перемикачі, які починають працювати під дією електричного струму. У 1941 році К. Цузе створив машину Z3, цілком керовану за допомогою програми.

У 1944 р. американець Говард Айкен на одному із підприємств фірми IBM побудував досить потужну на той час обчислювальну машину “Марк-1”.