Предыстория информатики

Фронтальный опрос

• Что такое информация?
• Дайте определение понятию информационные процессы? Перечислите основные информационные процессы.
• Что такое информатика?

Предыстория информатики

Основными этапами развития вычислительной техники являются:

• Ручной – с 50-го тысячелетия до н.э.;

• Механический – с середины 17 века;

• Электромеханический – с 90-х годов 19 века;

• Электронный – с 40-х годов 20 века.

Наскальная живопись

Узелковое письмо (Кипу)

Каменный диск (Фестский диск), глиняная табличка и золотая пластина (Скрижаль из Пирги)

Восковые таблички

Папирус (Папирус Ахмеса)

Деревянная дощечка с письменами (Кохау ронго-ронго)

Манускрипт на пальмовых листьях (Деви-махатмья)

Берестяная грамота  

Изготовление бумаги

Ручные" счетные устройства

Абак – первое счетное приспособление, которое стал применять человек. Идея его устройства заключается в наличии специального вычислительного поля, на котором по определенным правилам перемещают счетные элементы, сгруппированные по разрядам.

Первое письменное упоминание об абаке появилось в V веке до н.э. у древнегреческого историка Геродота. У разных народов существовали свои аналогичные устройства.

римский абак

китайский суан-пан

японский соробан

русские счёты

Леонардо да Винчи

• Первый в мире эскизный рисунок тринадцатиразрядного десятичного суммирующего устройства на основе колес с десятью зубцами принадлежит Леонардо да Винчи.

Логарифмическая линейка

Логарифмическая линейка – аналоговое вычислительное устройство, позволяющее выполнять несколько математических операций, в том числе умножение и деление чисел, возведение в степень, вычисление квадратных и кубических корней, вычисление логарифмов и тригонометрических функций. Принцип действия этой 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.

Джон Непер

(1550-1617)

изобретатель логарифмов

Логарифмическая линейка 80-х годов XX века

Уильям Отред

(1575-1660)

Суммирующая машина Паскаля

В 1642-43 гг. французский философ и математик Блез Паскаль изобрел и сконструировал первое механическое счетное устройство, позволяющее складывать числа в десятичной системе счисления.

Машина Паскаля осуществляла сложение чисел на дисках-колесиках. Десятичные цифры числа задавались поворотами дисков, на которых были нанесены цифровые деления. Результат читался в окошках. Диски имели один удлиненный зуб, что позволяло учесть при сложении перенос единицы в следующий разряд.

Блез Паскаль

(1623-1662)

Машина Паскаля

Арифмометр Лейбница

В 1673 г. Готфрид Вильгельм Лейбниц изобрел устройство, которое не только складывало, но и умножало числа. Арифмометр Лейбница выполнял сложение так же как и машина Паскаля, но в её конструкцию были включены подвижная каретка и ручка, с помощью которой крутились барабаны, расположенные внутри аппарата.

В машине каждый разряд имел собственный механизм, связанный с механизмами соседних разрядов. Лейбниц использовал шаговые барабаны – цилиндры с девятью зубцами разной длины, что позволило использовать операцию «сдвига» для поразрядного умножения чисел.

За три столетия в различных странах мира было создано громадное количество арифмометров, которыми пользовались до 70-х годов нашего века.

Готфрид Вильгельм Лейбниц

(1646-1716)

Арифмометр Лейбница

Шаговый барабан машины Лейбница

Арифмометр

50-х годов XX века

Перфокарты

В 1801 году во Франции сын лионского ткача Жозеф Мари Жаккард создал автоматический ткацкий станок, управляемый перфокартами. Наличие или отсутствие отверстий в карте заставляло нить подниматься и опускаться при каждом ходе челнока. Этот станок был первым массовым промышленным устройством, работающим по заданной программе.

Идея перфокарт произвела переворот не только в ткацком деле, но и в дальнейшей разработке счетных машин.

Программа,

составленная из перфокарт

Ткацкий станок Жаккарда

Разностная машина

Чарльза Бэббиджа

Чарльз Бэббидж, английский математик и изобретатель в 1823 году начал разработку Разностной машины . Машина должна была автоматизировать процесс составления таблиц разностей многочленов. В ней имелось суммирующее устройство и устройство, выводящее результаты вычислений на печать параллельно с проведением вычислений.

В 1833 году правительство Великобритании прекратило финансирование этого проекта, т.к. его бюджет был превышен в пять раз. В 1843 году незавершенную машину со всеми чертежами поместили на хранение в музей Королевского колледжа в Лондоне. Именно из частей этой машины была построена действующая модель, находящаяся сейчас в Кембридже.

Чарльз Бэббидж

Чарльз Бэббидж

(1792-1871)

(1792-1871 )

Разностная машина

Аналитическая машина

Чарльза Бэббиджа

В 1849 году Бэббидж представил схему Аналитической машины , она состояла из трех блоков:

• склад – память для хранения чисел на регистрах, состоящих из механических колес,
• фабрика – блок для выполнения арифметических операций,
• устройство для управления процессом вычислений, осуществления выборки чисел из памяти, выполнения вычислений и вывода результатов.

Чарльз Бэббидж работал над своей машиной до последних дней жизни. Сын Бэббиджа Генри закончил работу над машиной в 1896 году. Машина оказалась работоспособной и была первым действующим образцом, способным печатать результаты вычислений.

Аналитическая машина

Аналитическая машина

Первый программист

Августа Ада Лавлейс – соратница Чарльза Бэббиджа по разработке Аналитической машины. Ада Лавлейс – первый в истории программист – составляла программы на перфокартах. Предложила способ возврата одной или нескольких «отработанных» перфокарт из ящика-приёмника обратно в ящик-источник для последующего считывания и выполнения действий. Таким образом, стало возможно многократно повторять целые участки программ, т.е. организовывать программные циклы.

Ада Августа Лавлейс

(1815-1852)

Перфокарты времен Ады Лавлейс

Табулятор Холлерита

В 1887 году инженер Герман Холлерит опробовал первый табулятор для обработки данных переписи населения в США.

Машина Холлерита включала:

• клавишный перфоратор, позволяющий пробивать (перфорировать) около 100 отверстий в минуту одновременно на нескольких картах,
• машину для сортировки, которая представляла собой набор ящиков с крышками,
• табулятор, у которого замыкание электрической цепи приводило к увеличению показаний соответствующего счетчика на единицу.

Перфокарта, используемая

в табуляторе

Табулятор Холлерита

Герман Холлерит

(1860-1929)

Релейные компьютеры Цузе

Первая полностью механическая машина Z1 была построена в 1936-1938 гг. Управление ею осуществлялось от перфоленты, на которую записывались команды программы.

В 1939 году Цузе построил небольшую машину Z2, оперировавшую с 16-разрядными двоичными числами с фиксированной точкой.

В 1941 году была разработана машина Z3, работавшая уже на электромеханических реле. Исходные данные задавались с клавиатуры, а результаты вычислений высвечивались на специальном табло.

В 1942-1945 гг. Конрад Цузе разрабатывает машину Z4. Память на 1024 слова была в ней механической, но длина чисел составляла 32 бит. До 1950 года Z4 оставалась единственным работающим компьютером в Европе.

Конрад Цузе

Машина Z3

Машина Z4

(1910-1995)

Итог урока

• Что было первым?
• Что изобрел Леонардо да Винчи?
• Кто является первым программистом?
• Что изобрел табулятор?

Домашнее задание

• Какие основные этапы развития вычислительной техники существуют?
• Абак – это средство хранения или обработки информации? Почему?
• О каких устройствах вы сегодня узнали?
• Кто является первым программистом?
• Назовите ученых, которые внесли неоценимый и значимый вклад в развитие вычислительных устройств.
• Создать ребусы, кроссворды, головоломки по данной теме.
• Создать презентацию о виртуальных музеях информатики.