Далекие предки компьютеров

19

Государственное учреждение образования

«Средняя общеобразовательная школа №1 г.Островца»

Далекие предки компьютеров

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………..3

ГЛАВА1.ВРЕМЯ ВЫКЛАДЫВАТЬ КАМЕШКИ………..………….……………………4

ГЛАВА 2.БИРКИ И ВЕРЕВКИ………………………………………….………………….6

ГЛАВА 3.АБАК ПОКАЖЕТ…………………………………………….………………….8

ГЛАВА 4.СЧЕТ НА ЛИНИЯХ……………………………………………..……………....10

ГЛАВА 5.ОТ АБАКА К СЧЕТАМ…………………………………………..……………..11

ГЛАВА 6.НЕОБЫЧНАЯ ЛИНЕЙКА………………………….……………..……………14

ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………..……………………….………..16

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………………….……17

ВВЕДЕНИЕ

Математика и информатика используются во всех сферах современного информационного общества. Но как можно изучать предмет, не зная его истории?

Люди учились считать, используя собственные пальцы. Когда этого оказалось недостаточно, возникли простейшие счётные приспособления. Особое место среди них занял АБАК, получивший в древнем мире широкое распространение. Затем спустя годы развития человека появились первые электронные вычислительные машины (ЭВМ). Они не только ускорили вычислительную работу, но и дали толчок человеку для создания новых технологий. Слово «компьютер» означает «вычислитель», т.е. устройство для вычислений. В наше время трудно представить себе, что без компьютеров можно обойтись. А ведь не так давно, до начала 70-х годов вычислительные машины были доступны весьма ограниченному кругу специалистов, а их применение, как правило, оставалось окутанным завесой секретности и мало известным широкой публике. Однако в 1971 году произошло событие, которое в корне изменило ситуацию и с фантастической скоростью превратило компьютер в повседневный рабочий инструмент десятков миллионов людей. В том, вне всякого сомнения знаменательном году ещё почти никому не известная фирма Intel из небольшого американского городка с красивым названием Санта-Клара (шт. Калифорния), выпустила первый микропроцессор. Именно ему мы обязаны появлением нового класса вычислительных систем – персональных компьютеров, которыми теперь пользуются, по существу, все, от учащихся начальных классов и бухгалтеров до учёных и инженеров.

В 21 веке невозможно представить себе жизнь без персонального компьютера. Компьютер прочно вошел в нашу жизнь, став главным помощником человека. На сегодняшний день в мире существует множество компьютеров различных фирм, различных групп сложности, назначения и поколений. В данной работе мы рассмотрим историю развития вычислительной техники, а также краткий обзор о возможностях применения современных вычислительных систем и дальнейшие тенденции развития персональных компьютеров.

Данный материал можно использовать на уроках истории, математики и информатики.

ГЛАВА 1. Время выкладывать камешки

Не надо думать, что вычислительные приборы – это обязательно что-то сложное и заумное. Есть и такие, что просты как ваши пять пальцев.

В самом деле, взгляните на свои руки. Что вы увидели? Десять пальцев. Это и есть самый первый, самый древний вычислительный прибор. Сколько будет 2+2? Загнул на руках два пальца, потом еще два. Посчитал загнутые пальцы – получил ответ… Так и по сей день считают выпускники детских садов и первоклашки…

Даже сами имена числительные во многих языках указывают, что у первобытного человека орудием счета были преимущественно пальцы. Например, в древнерусской нумерации единицы назывались «перстами», десятки – «составами». Кисть же руки – пясть – синоним числительного «пять» у многих народов.

А вот знаменитый русский путешественник Н.И.Миклухо-Маклай описывал процедуру счета у туземцев Новой Гвинеи: «…папуас загибает один за другим пальцы руки, причем издает определенный звук, например «бе, бе, бе…». Досчитав до пяти, он говорит «ибон-бе» (рука). Затем он загибает пальцы другой руки, снова повторяет «бе,бе…», пока не доходит до «ибон-али» (две руки). Затем он идет дальше, приговаривая «бе, бе…», пока не доходит до «самба-бе» и «самба-али» (одна нога, две ноги). Если нужно считать дальше, папуас пользуется пальцами рук и ног кого-нибудь другого».

От пальцевого счета берут начало пятеричная система счисления (одна рука), десятеричная (две руки), двадцатеричная (пальцы рук и ног) у многих народов.

Даже просвещенные греки не стыдились считать на пальцах. А в Древнем Риме, по свидетельству историка Плиния-младшего, на главной площади столицы некогда возвышалась гигантская фигура двуликого бога Януса с загнутыми пальцами. Причем римляне ухитрились так усовершенствовать механику загибания пальцев, что правой рукой бог изображал число 300, а пальцами левой – 55. Вместе это составляло число дней года в календаре.

В средневековой Европе полное описание пальцевого счета составил ирландец Беда Достопочтенный. Тот самый трудолюбивый монах, который, вздохнув, сказал как-то: «В мире есть много трудных вещей, но нет ничего труднее, чем четыре действия арифметики». В одном из своих сочинений он подробно изложил способы представления на пальцах различных чисел вплоть до миллиона.

Самое интересное, что его пальцевая «азбука» используется и поныне. Так на многих биржах, где из-за шума трудно расслышать собеседника, многие маклеры показывают друг другу числа на пальцах.

ГЛАВА 2. БИРКИ И ВЕРЕВКИ

Пальцы хороши тем, что всегда при себе. Но не будешь же их все время держать загнутыми определенным способом. А разжал и забыл, какое число получилось в итоге счета.

Поэтому наши предки вскоре придумали и еще один вид счета – с помощью деревянных палочек с зарубками – бирок. Их использовали еще древние египтяне. Во всяком случае на барельефе храма фараона Сети I, построенного около 1350 года до н.э. в Абидосе, изображен бог Тот, отмечающий зарубок на пальмовой ветви длительность срока правления фараона.

В Средневековье бирками широко пользовались для учета и сбора налогов. Причем бирка с зарубками раскалывалась вдоль: одна половинка оставалась у крестьянина, другая – у сборщика налогов. Сложив половинки вместе, они и вели счет уплаты налога, время от времени добавляя новые зарубки. Способ оказался настолько удобным, что в Англии, например, он продержался до XVII века.

Интересная деталь: когда крестьяне выплачивали налоги, они торжественно сжигали обе части каждой бирки. Однажды костер из бирок во дворе лондонского казначея оказался столь большим, что сгорело и само здание.

А вот в Азии и Америке бирки почему-то не прижились. Китайцы, персы, индийцы, перуанцы предпочитали использовать для счета и представления чисел ремни или веревки с узелками.

У античного историка Геродота, живущего в V веке до н.э., есть упоминание о том, как персидский царь Дарий, отправляясь в поход на скифов, приказал ионийцам остаться для охраны моста через реку Истер. Завязав на ремне 60 узлов, царь вручил его начальнику охраны со словами: «Люди Ионии, возьмите этот ремень и поступите так, как я скажу вам: как только вы увидите, что я выступил против скифов, с того дня вы начнете ежедневно развязывать по одному узлу, и когда найдете, что дни, обозначенные этими узлами, уже миновали, то можете отправляться к себе домой».

Американские индейцы называли счетные веревки «Куиру». Поэтому в перуанских городах до вторжения в Южную Америку европейцев, которые, кстати, привезли с собой и обычай вести счет на бирках, городской казначей именовался «куиру комоуокуна», то есть «хранитель узлов».

ГЛАВА 3. АБАК ПОКАЖЕТ…

Впрочем, ни бирки, ни веревки с узелками не могли удовлетворить возраставшие потребности в средствах вычисления. И древние изобрели специальный счетный прибор – абак.

Что означает это слово, точно неизвестно. Многие историки, впрочем, полагают, что некогда так называли дощечку, покрытую слоем пыли. На ней острой палочкой проводились линии и в получившихся колонках по позиционному принципу размещались какие-нибудь предметы – например, камешки или палочки. В одной колонке они означали единицы, в другой – десятки, в третьей – сотни… По мере надобности камушки в той или иной колонке добавлялись при сложении и убирались при вычитании. Умножение и деление выполнялись как многократные операции сложения и вычитания соответственно.

В X веке абак был усовершенствован чернокнижником Гербертом Аврилакским. Так, во всяком случае, именует его Воланд, один из героев популярного романа М.Булгакова «Мастер и Маргарита».

На самом же деле Герберт был сыном крестьянина из местечка Орильяк на юге Франции. В юности он пас скот. Но со временем способный юноша стал крупным ученым, замечательным педагогом, государственным и церковным деятелем. Однако недобрая слава слуги дьявола долгие годы преследовала его. И главным образом потому, что он мог легко перемножать и делить многозначные числа. Делал же он это с помощью счетного инструмента, известного в истории науки как «абак Герберта».

Он представлял собой гладкую доску, посыпанную песком и разделенную на 30 столбцов, из которых три отводились для дробей, а остальные образовывали 9 групп, которые сверху завершались дугами. Столбцы в каждой группе обозначались (слева направо) буквами: С (centum, 100), D (decern, 10) и S(singularis, 1).

Причем в каждый столбец клали не камешки, а особые нумерованные жетоны, на которых были обозначены 9 первых числовых знаков. Эти изображения на жетонах назывались «апексами» (от латинского «орех»). Апекс нуля отсутствовал, поэтому для изображения ) в соответствующем столбце оставляли пустое место.

ГЛАВА 4.СЧЕТ НА ЛИНИЯХ

И это было не единственное усовершенствование абака. В последующие века его не раз пытались модернизировать, пока в XV веке не изобрели счет на линиях.

Таблицу теперь линовали не вертикально, а горизонтально – это оказалось удобнее. Каждая линия соответствовала опять-таки единицам, десяткам, сотням и т.д. На каждую клали до четырех жетонов; жетон, помещенный между двумя линиями, означал пять единиц ближайшего разряда, соответствующего нижней линии.

Кроме того, по мере необходимости таблица расчерчивалась и на несколько столбцов для отдельных слагаемых или сомножителей. Однако умножение по-прежнему заменялось последовательным сложением.

Счетные таблицы более двухсот лет были необходимой принадлежностью купца и чиновника, ученого и школяра. Известный немецкий математик Г.Лейбниц предпочитал счет на линиях арифметическим выкладкам на бумаге.

Такой счет под названием «счет костьми» был описан и в древнерусском учебнике арифметики XVII века. Причем, если в Европе счет на линиях постепенно был вытеснен письменными вычислениями на бумаге, то в России счет костьми не выдержал конкуренции в борьбе с замечательным средством вычислений – русскими счетами.

ГЛАВА 5.ОТ АБАКА К СЧЕТАМ

Первыми, вероятно, догадались заменить камешки на абаке бусинками (или шариками), нанизанными на прутики, проволоки или веревки, хитроумные китайцы. Их разновидность абака называлась суаньпань и представляла собой прямоугольную раму, внутри которой горизонтально и параллельно друг другу протянуты проволоки. Линейка, расположенная перпендикулярно проволокам, делила суаньпань на две неравные части. В большем отделении («земля») на каждой проволоке было нанизано по 5 шариков, в меньшем («небо») – по 2; первые как бы соответствовали пяти пальцам руки, вторые – двум рукам. Проволоки соответствовали десятичным разрядам.

Японский абак – серобан – происходит от китайского суаньпаня, который был завезен в Японию в XV – XVI веках. Серобан проще своего предшественника, у него на «небе» на один шарик меньше, чем у суаньпаня.

Наконец, на рубеже XVI – XVII веков появляется русский абак – счёты.

Долгое время считалось, что счеты тоже произошли от китайского суаньпаня. Однако в начале 60-х годов XX столетия ленинградский ученый И.Г.Спасский провел специальное исследование и выяснил, что российские умельцы скорее всего сами придумали счеты. Поэтому на наших счетах нет вертикальной перегородки, а для представления чисел использована десятичная (а не пятеричная) система счисления.

Десятичный же строй счетов, по-видимому, пошел оттого, что в 30-е годы XVI века московское правительство, возглавляемое Еленой Глинской, матерью малолетнего Ивана Грозного, провело денежную реформу , объединив московскую и новгородскую денежные системы. Московская деньга, составлявшая в то время 1/200 рубля, и ее половина – полушка – стали половиной и четвертной новой основой монетной единицы, которая получила название «копейка». Благодаря введению копейки, рубль стал делиться на 100 основных единиц.

Впрочем, в то время слова «счёты» еще не существовало. Устройство именовалось «дощаным счетом». Один из его ранних образцов представлял собой

два соединенных ящика, разделенных по высоте перегородками. В каждом

ящике было два счетных поля с натянутыми веревками или проволочками.

На верхних 10 веревках по 9 косточек (четок), на 11-й их четыре, на

остальных веревках – по одной. Существовали и другие варианты «дощатого счета».

Название прибора изменилось в XVII столетии. Так, в «Переписной книге домной казны патриарха Никона 1568г.» среди «рухляди» Никонова келейного старца Сергия упомянуты «счоты», которые, по свидетельству археологов и историков, тогда уже стали изготовлять на продажу.

Вообще широкое использование российскими купцами невиданного на Западе счетного инструмента отмечали в XVII- XVIII столетиях многие иностранцы. Так, английский капитан Пери, находившийся в России с 1698 по 1712 год, писал в своей книге, что для счета русские «пользуются изобретенным ими особым прибором с нанизанными на проволочные прутья шариками от четок или бусами».

Ко времени посещения капитаном Пери России счеты уже приняли вид, существующий и поныне. Впрочем, на протяжении последующих столетий было предложено немало модификаций этого элементарного, но полезного прибора.

Например, в 1828 году генерал-майор русской армии Ф.М. Свободский предложил прибор, состоявший из нескольких обычных полей, которые использовались для запоминания промежуточных результатов при умножении , делении и других действиях.

Счетами занимался и известный русский математик академик В.Я. Буняковский. В 1867 году В.Я. Буняковский изобрел «самосчеты» для многократных сложений и вычитаний.

Русские счеты широко использовались при начальном обучении арифметике в качестве учебного пособия.

А благодаря известному французскому математику и механику Ж.Понселе, который познакомился со счетами в Саратове, будучи военнопленным, счеты перекочевали во Францию, а затем появились и в других странах Европы.

ГЛАВА 6.НЕОБЫЧНАЯ ЛИНЕЙКА

И все же счеты больше предпочитали финансисты. А вот инженеры для своих расчетов до недавнего времени сплошь и рядом использовали другой счетный прибор – логарифмическую линейку.

Она буквально спасла многих людей от изнурительного механического труда. А то ведь чиновник британского адмиралтейства Сэмюэл Пепис 4 июля 1662 года отметил в своем дневнике, что пришел в контору к пяти часам утра только для того, чтобы привести в порядок свои расчеты и подучить таблицу умножения. И, заметьте, Пепис был хорошо образованным для своего времени человеком, имел диплом Кембриджа, а впоследствии даже стал президентом Королевского общества и другом Исаака Ньютона.

Спас всех Джон Непер, про которого астроном Иоганн Кеплер писал тюбингейнскому профессору математики В. Шиккарду: «…Некий шотландский барон, имени которого я не запомнил, выступил с блестящим достижением: он каждую задачу на умножение и деление превращает в чистое сложение и вычитание…» В 1614 году он опубликовал знаменитый трактар «Описание удевительных таблиц логаритмов»

Однако пользоваться таблицами было не совсем удобно. Пот этому вслед за изобритением логаритмов делаются попытки механизировать логарифмические вычисления. Наиболее удачной была идея профессора астрономии Грэшемского колледжа Эдмунда Гюнтера. Он построил логарифметическую шкалу, которая использовалась вместе с двумя циркулямиизмерителями.

В России первое описание шкалы Гюнтера было сделано соратником Петра 1, профессором Московской академии А.Д. Фархварсоном. Он родился в Шотландии, был профессором математики Абердинского университета, а приехав в Россию, стал преподавать в Математической и навигацкой школах в Москве, затем Морской академии в Петербурге.

В академии Фархварсон преподавал арифметику, геометрию, тригонометрию, геодезию и навигацию. И рассказал своим слушателям об изобритении, сделанном на его родине. Тем более что вскоре англичанин Уильям Отред, священник и математик, придал изобретению гюнтера более удобный вид – круговая шкала стала линейкой. Случилось это примерно в 1630 году.

В 1654 году англичанин Роберт Бисскар предложил конструкцию прямоугольной логарифметической линейки, сохранившуюся в принцепе до нашего времени. Его линейка состояла из трёх самшитовых планок длиной околои 60см; две внешние удерживались вместе медной оправкой, а третья (движок) свободно скользила между ними. Ккаждой шкале на неподвижных планках соответствовала такая же на движке. Шкалы имелись на обеих сторонах линейки.

Потом линейку ещё не однократно усовершенствовали, предлагая разное размещение шкал, а сам великий Ньютон в 1675 году предложил разместить на ней ещё и “бегунок” – подвижное стеклышко с риской.использование “бегунка” намногог ускоряет и упрощает вычисления.

Правда, физически – как элемент логарифмической линейки- “бегунок” появился лишь спустя сто лет, когда Джон Робертсон, преподаватель Королевской математической школы в Портсмуте, а затем библиотекарь лондонского Королевского общества, предложил свою линейку для навигационных расчётов.

А в 1850 году 19-летний французский офицер Амедей Манхейм, служивший в крепости Метц, придумал логарифмическую линейку, которая стала наиболее популярной среди инструментов подобного рода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

К сожалению, невозможно охватить всю историю компьютеров. Можно было бы ещё долго рассказывать о том, как постепенно менялся облик персонального компьютера, появились монитор и клавиатура, накопитель на гибких дисках (дискетах), а затем и жесткий диск. Неотъемлемыми принадлежностями стали принтер и «мышь». Можно было бы рассказать о невидимой войне на компьютерных рынках за право устанавливать стандарты между огромной корпорацией IBM, и молодой Apple, дерзнувшей с ней соревноваться, заставившей весь мир решать: «Что лучше Macintosh или PC?» и о многих других интересных вещах, происходивших совсем недавно, но ставших уже историей.

Для многих мир без компьютера – далёкая история, примерно такая же далёкая, как открытие Америки. Но каждый раз, включая компьютер, невозможно перестать удивляться человеческому гению, создавшему это чудо.

Современные персональные IBM PC – совместимые компьютеры являются наиболее широко используемым видом компьютеров, их мощность постоянно растёт, а область применения расширяется. Эти компьютеры могут объединяться в сети, что позволяет десяткам и сотням пользователей легко обмениваться информацией и одновременно получать общий доступ к базам данных. Средства электронной почты позволяют пользователям компьютеров с помощью обычной телефонной сети посылать сообщения в другие города и страны и получать информацию.

Глобальная система электронной связи Internet обеспечивает крайне низкую цену, возможность оперативного получения информации из всех уголков земного шара, предоставляет возможности голосовой связи, облегчает создание внутрикорпоративных сетей передачи информации для фирм, имеющих отделения в разных городах и странах. Однако возможности IBM PC – совместимых персональных компьютеров по обработке информации всё же ограничены, и не во всех ситуациях их применение оправдано.

Персональный компьютер быстро вошёл в нашу жизнь. Ещё несколько лет назад было редкостью увидеть какой – нибудь персональный компьютер - они были, но были очень дорогие, и даже не каждая фирма могла иметь у себя в офисе компьютер. Теперь же в каждом третьем доме есть компьютер, который уже глубоко вошёл в жизнь человека.

Современные вычислительные машины представляют одно из самых значительных достижений человеческой мысли, влияние которого на развитие научно-технического прогресса трудно переоценить. Область применения ЭВМ огромна и непрерывно расширяется

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Гук М. «Аппаратные средства IBM PC» – СПб: «Питер», 1997г.

2. Информатика.- / Под ред. Н.В. Макаровой. – М.: Финансы и статистика, 2007. – 768 с.

3. Информатика: Учебник для вузов.- / Под ред. С.В. Симоновича. – СПб.: Питер, 2008.

4. Кураков Л.П., Лебедев Е.К. Информатика. – М.: Вуз и школа, 2009. – 636с.

5. Могилев и др. Информатика: Учебное пособие для вузов / А.В.Могилев, Н.И.Пак, Е.К.Хеннер; Под ред. Е.К. Хеннера. - М.: Изд. центр "Академия", 2008

6. Острейковский В.А. Информатика. – М.: Высшая школа, 2007.- 512с.

7. Першиков В.И., Савинков В.М. Толковый словарь по информатике. – 2-е изд. Доп. – М.: Финансы и статистика, 2008.

8. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователей. – М.: 2007.

9. Якубайтис Э.А. Информационные сети и системы: Справочная книга.- М.: Финансы и статистика, 2011.