История возникновения и развития информационных технологий

 

 

 

 

 

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«СОВРЕМЕННЫЕ  ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МЕДИЦИНЕ»

«История возникновения и развития информационных технологий»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ведение

Развитие различных электронных  технологий второй половины прошлого столетия обеспечило миллионам людей возможность быстрого доступа к громадным информационным ресурсам, рассредоточенным по всей планете, возможность обмена информацией друг с другом и возможность одновременной работы с информацией, представленной в различных формах. Все это позволяет сделать вывод о том, что человечество стремительно движется к такой стадии своего развития, которую принято называть информационным обществом. 

Для нашего времени характерно стремительное  развитие, быстрые изменения во многих областях науки, производства, общественной жизни. Возникают и наполняются содержанием новые области человеческого знания. Появляются новые научные понятия и термины, а значение и толкование некоторых существующих терминов значительно меняется и расширяется. Так произошло со словом информатика. 

Информатика - наука об общих свойствах  и закономерностях информации, а  также методах ее поиска, передачи, хранения, обработки и использования  в различных сферах деятельности человека. Как наука сформировалась в результате появления ЭВМ. Включает в себя теорию кодирования информации, разработку методов и языков программирования, математическую теорию процессов передачи, хранение и обработки информации. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

История развития информационных технологий

Человечество в своём развитии прошло путь длиной в несколько десятков тысячелетий. Всё это время человек  учился преобразовывать энергию  и материальные объекты путём  регистрации и накопления информационных образов.

История возникновения информационных технологий уходит своими корнями в глубокую древность. Анализируя раннюю историю вычислительной техники, некоторые зарубежные исследователи нередко считают первым простейшим цифровым устройством счеты, изобретенные почти одновременно и независимо друг от друга в Древней Греции, Древнем Риме, Китае, Японии и на Руси. Все, что поддавалось поштучному исчислению, вычислялось с помощью таких цифровых устройств.

 Подход «от абака» свидетельствует о глубоком методическом заблуждении, поскольку абак не обладает свойством автоматического выполнения вычислений, а для компьютера оно определяющее.

Абак — наиболее раннее счетное  механическое устройство, первоначально  представлявшее собой глиняную пластину с желобами, в которых раскладывались камни, представляющие числа. Появление абака относят к четвертому тысячелетию до н. э. Местом появления считается Азия. В средние века в Европе абак сменился разграфлеными таблицами. Вычисления с их помощью называли счетом на линиях, а в России в XVI-XVII веках, появилось намного более передовое изобретение, применяющееся и поныне — русские счеты. В Риме абак существовал в другом виде: деревянные доски заменили мраморными, шарики так же делали из мрамора.

В Китае счеты «суан-пан» немного  отличались от греческих и римских. В их основе лежало не число  десять, а число пять. В верхней части «суан-пан» находились ряды по пять косточек-единиц, а в нижней  части   –   по   две.   Если   требовалось,   скажем,   отразить   число   восемь,   в   нижней   части   ставили   одну  косточку, а в части единиц – три. В Японии существовало аналогичное устройство, только названное было уже «серобян».

На   Руси   счеты   были   значительно   проще   –   кучка   единиц  и   кучки   десятков   с   косточками   или  камешками. Но в  XV  в. получит  распространение «дощаный счет»,  то есть применение деревянной  рамки с горизонтальными веревочками, на которых были нанизаны косточки.                       Обычные счеты были родоначальниками современных цифровых устройств. Однако, если одни из  объектов окружающего материального мира поддавались непосредственному счетному, поштучному  исчислению,   то  другие  требовали  предварительного   измерения  числовых  величин.  Соответственно,  исторически сложились два направления развития вычислений и вычислительной техники аналоговое и цифровое. [1, с. 36-40 ]

В то же время нам хорошо знаком другой прибор, способный автоматически выполнять вычисления, — это часы. Независимо от принципа действия, все виды часов (песочные, водяные, механические, электрические, электронные и др.) обладают способностью генерировать через равные промежутки времени перемещения или сигналы и регистрировать возникающие при этом изменения, то есть выполнять автоматическое суммирование сигналов или перемещений. Этот принцип прослеживается даже в солнечных часах, содержащих только устройство регистрации (роль генератора выполняет система Земля — Солнце).

Механические часы — прибор, состоящий  из устройства, автоматически выполняющего перемещения через равные заданные интервалы времени и устройства регистрации этих перемещений. Место появления первых механических часов неизвестно. Наиболее ранние образцы относятся к XIV веку и принадлежат монастырям (башенные часы).

В основе любого современного компьютера, как и в электронных часах, лежит тактовый генератор, вырабатывающий через равные интервалы времени электрические сигналы, которые используются для приведения в действие всех устройств компьютерной системы. Управление компьютером фактически сводится к управлению распределением сигналов между устройствами. Такое управление может производиться автоматически (в этом случае говорят о программном управлении) или вручную с помощью внешних органов управления — кнопок, переключателей, перемычек и т. п. (в ранних моделях). В современных компьютерах внешнее управление в значительной степени автоматизировано с помощью специальных аппаратно-логи-ческих интерфейсов, к которым подключаются устройства управления и ввода данных (клавиатура, мышь, джойстик и другие). В отличие от программного управления такое управление называют интерактивным.

Первое в мире автоматическое устройство для выполнения операции сложения было создано на базе механических часов. В 1623 году его разработал Вильгельм  Шикард, профессор кафедры восточных  языков в университете Тьюбингена (Германия). В наши дни рабочая модель устройства была воспроизведена по чертежам и подтвердила свою работоспособность. Сам изобретатель в письмах называл машину «суммирующими часами».

В 1642 году французский механик Блез Паскаль(1623-1662) разработал более компактное суммирующее устройство, которое стало первым в мире механическим калькулятором, выпускавшимся серийно (главным образом для нужд парижских ростовщиков и менял). [2, с. 30-35]

  В   1657   г.   два   англичанина   Р.   Биссакар   и   С.   Патридж   совершенно   независимо   друг   от   друга разработали прямоугольную логарифмическую линейку. В неизменном виде логарифмическая линейка существует и по сей день. [1, с. 36-40]

           Суммирующая машина

           Паскаля

В 1673 году немецкий математик и философ Г. В. Лейбниц (1646-1717) создал механический калькулятор, который мог выполнять операции умножения и деления путем многократного повторения операций сложения и вычитания.

В 1700 г. Шарль Перро издал книгу  своего брата «Сборник большого числа машин собственного  изобретения Клода Перро». В книге описывается суммирующая машина с зубчатыми рейками вместо  зубчатых   колес   под   названием   «рабдологический   абак».   Название   машины   состоит   из   двух   слов:  древнего «абак» и «рабдология» – средневековая  наука  о выполнении арифметических  операций с помощью маленький палочек с цифрами.

   Готфрид Вильгейм Лейбниц в 1703 г., продолжая серию своих работ, пишет трактат «Explication de  I'Arithmetique  Binaire» об использовании двоичной системы  счисления в вычислительных машинах.  Позже, В 1727 г. на основе работ Лейбница была создана счетная машина Джакоба Леопольда. Немецкий   математик   и   астроном   Христиан   Людвиг   Герстен   в   1723  г.  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 других 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 Вильгодт Однер  значительно   усовершенствовал   конструкцию   арифмометра,   применив   для   ввода   чисел   колеса   с  выдвижными зубьями (колеса «Однера»). Арифмометр Однера позволял проводить вычислительные  операции со скоростью до 250 действий с четырехзначными цифрами за один час.

На протяжении XVIII века, известного как эпоха Просвещения, появились новые, более совершенные модели, но принцип механического управления вычислительными операциями оставался тем же. Идея программирования вычислительных операций пришла из той же 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. Идея гибкого программирования механических устройств с помощью перфорированной бумажной ленты впервые была реализована в 1804 году в ткацком станке Жаккарда, после чего оставался только один шаг до программного управления вычислительными операциями.

  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  Холлерит   сумел   разработать   статистический   табулятор,   способный   автоматически   обрабатывать  перфокарты. Создание  табулятора  положило начало производству нового класса цифровых счётно- перфорационных   (счётно-аналитических)   машин,   которые   отличались   от   класса   малых   машин  оригинальной   системой   ввода   данных   с   перфокарт.   К   середине  XX  века счетно-перфорационные  машины выпускались фирмами IBM и Remington Rand в виде достаточно сложных перфо-комплексов,  включающих:   перфораторы   (набивка   перфокарт),   контрольные   перфораторы   (повторная   набивка   и  контроль   несовпадения   отверстий),   сортировочные   машины   (раскладка   перфокарт   по   группам   в  соответствии   с   определенными   признаками),   раскладочные   машины   (более   тщательная   раскладка  перфокарт и составление таблиц функций), табуляторы (чтение перфокарт, вычисление и вывод на  печать   результатов   расчета),   мультиплееры   (операции   умножения   для   чисел,   записанных   на  перфокартах). Лучшие модели перфокомплексов обрабатывали до 650 карт в минуту, а мультиплеер в  течение   часа   умножал   870   восьмизначных   чисел.   Наиболее   совершенная   модель   электронного  перфоратора  Model  604 фирмы  IBM, выпущенная в 1948 г., имела программируемую панель команд  обработки данных и обеспечивала возможность проведения до 60 операций с каждой перфокартой.

Исследователи творчества Чарльза  Бэббиджа непременно отмечают особую роль в разработке проекта Аналитической машины графини Огасты Ады Лавлейс (1815-1852), дочери известного поэта лорда Байрона. Именно ей принадлежала идея использования перфорированных карт для программирования вычислительных операций (1843). В частности, в одном из писем она писала: «Аналитическая машина точно так же плетет алгебраические узоры, как ткацкий станок воспроизводит цветы и листья». Леди Аду можно с полным основанием назвать самым первым в мире программистом. Сегодня ее именем назван один из известных языков программирования. [2, с.35]

В   начале  XX  века   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 тысяч операций с трех-  и четырехзначными цифрами. В промышленном масштабе малые счетные машины в первой половине  XX  века   выпускались   компаниями  Friden,  Burroughs,  Monro  и   др.  

Разновидностью   малых   машин  являлись бухгалтерские счетно-записывающие и счетно-текстовые машины, выпускавшиеся в Европе  фирмой  Olivetti, а в США –-  National  Cash  Register  (NCR). В России в этот период были широко  распространены «Мерседесы» – бухгалтерские машины, предназначенные для ввода данных и расчета  конечных остатков (сальдо) по счетам синтетического учета.

Основываясь на идеях и изобретениях Бэббиджа и Холлерита, профессор  Гарвардского университета  Говард Эйкен смог создать в 1937 – 1943 гг. вычислительную перфорационную 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  Проспера Эккерта, с участием знаменитого 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.