1-й этап (до второй половины XIX века) - “ручная” информационная технология, инструментарий которой составляют: перо, чернильница, бухгалтерская книга. Коммуникации осуществляются ручным способом путем почтовой пересылки писем, пакетов, депеш. Основная цель технологии - представление информации в нужной форме.

2-й этап (с конца XIX века) - “механическая” технология, инструментарий которой составляют: пишущая машинка, телефон, фонограф, почта, оснащенная более совершенными средствами доставки. Основная цель технологии - представление информации в нужной форме более удобными способами.

3-й этап (40-60-е годы XX века) - “электрическая” технология, инструментарий которой составляют: большие ЭВМ и соответствующее программное обеспечение, электрические пишущие машинки, копировальные аппараты, портативные магнитофоны. Изменяется цель технологии. С формы представления информации акцент постепенно перемещается на формирование ее содержания.

4-й этап (с начала 70-х годов XX века) - “электронная” технология, основным инструментарием которой становятся большие ЭВМ и создаваемые на их базе автоматизированные системы управления (АСУ), оснащенные широким спектром базовых и специализированных программных комплексов. Центр тяжести технологии существенно смещается на формирование содержательной стороны информации.

5-й этап (с середины 80-х годов XX века) - “компьютерная” технология, основным инструментарием которой является персональный компьютер с большим количеством стандартных программных продуктов разного назначения. На этом этапе создаются системы поддержки принятия решений. Подобные системы имеют встроенные элементы анализа и искусственного интеллекта для разных уровней управления. Они реализуются на персональном компьютере и используют телекоммуникационную связь. В связи с переходом на микропроцессорную базу значительно изменяются технические средства бытового, культурного и прочего назначения. В различных областях начинается широкое использование телекоммуникационной связи, локальных компьютерных сетей.

Наиболее широко персональные ЭВМ применяются для редактирования текстов при подготовке журналов, книг и различного рода документации. преимущества компьютеров перед пишущими машинками очевидны: снижается число ошибок и опечаток, ускоряется подготовка материалов, повышается качество их оформления.

Развитие информационных технологий немыслимо без организации электронной почты, сетей связей и информационных коммуникаций на базе сетей ЭВМ.

Любое новое применение компьютеров требует, как правило, не столько приобретения дополнительных технических устройств, сколько оснащения надлежащими программными средствами.

Существует несколько классификаций программных средств для ЭВМ. Рассмотрим классификацию программных средств для персонального компьютера. В ней выделяются игровые, учебные, деловые программы, а также информационные системы и инструментальные программные средства.

Игровые программы - одна из форм увлекательных занятий на компьютере. С игровых программ и началось массовое распространение персональных компьютеров. В какой-то мере компьютерные игры - это новая технология отдыха. При играх нужно помнить, во-первых, поговорку “делу время, а потехе час”, а во-вторых, что чрезмерное увлечение любой игрой может принести вред.

Учебные программы служат для организации учебных занятий. Эти программы могут использоваться для занятий по логике, истории, информатике, русскому языку, биологии, географии, математике, физике и другим учебным дисциплинам. Компьютеры на таких занятиях могут использоваться в качестве электронных учебников и тренажеров, лабораторных стендов и информационно-справочных систем.

Деловые программы предназначены для подготовки, накопления и обработки различного рода служебной информации. Эти программы могут употребляться для компьютеризации делопроизводства - ведения документации, подготовки расписаний, составления графиков дежурств и других работ. Для этого используются различные текстовые редакторы, электронные таблицы, графические редакторы, базы данных, библиотечные информационно-поисковые системы и другие специализированные программы.

Информационные системы служат для организации, накопления и поиска на компьютере самой различной информации. К их числу относятся базы данных, библиотечные информационно-поисковые системы, системы продажи и регистрации билетов в театрах, в железнодорожных и авиационных кассах.

Перспективными информационными средствами являются базы знаний и экспертные системы. С их помощью будут даваться консультации на медицинские темы, справки по делам различных служб, помогать изобретателям, консультировать технологов, конструкторов и давать ответы, моделируя поведение экспертов в той или иной области знаний и профессиональной деятельности.

Инструментальные средства - это программы и комплексы программ, которые программисты используют для создания программ и автоматизированных систем. В их число входят редакторы текстов, интерпретаторы, компиляторы и другие специальные программные средства.

Если игровые, деловые и учебные программы служат средствами для организации технологий представления информационных услуг, то инструментальные программы создают основу для тех или иных технологий программирования.

Особую роль в функционировании компьютеров и поддержания работы программных средств играют операционные системы. Работа любого компьютера начинается с загрузки и запуска операционной системы, предварительно размещенной на системном диске.

Введение

Данная реферативная работа посвящена теме: «Информационные технологии: истоки и этапы развития, цель, средства и методы».

Актуальность выбора темы работы объясняется тем, что в процессе экономической деятельности человека информация приобретает критическое значение для субъектов мировой и национальных экономик. Информация в современных условиях становится также мощным фактором ускорения кардинальной перестройки производственных процессов, влияя уже не на отдельные звенья, а на весь процесс материального производства в целом. В РФ сейчас создаются организационные, материальные и правовые предпосылки формирования информационного обеспечения управления всех отраслей народного хозяйства: формируется законодательная база, развивается сфера информационных услуг, совершенствуется техническое обеспечение информационной среды (в том числе и за счет отечественного производства), развивается информационная составляющая всех организаций в обществе. В результате этих мероприятий активизировался процесс «первоначального накопления» ресурсов информационного рынка, а следующим этапом должен стать процесс урегулирования цивилизованных правил «игры» на нем. В связи с этим необходимая разработка высокоэффективных, функциональных информационных технологий (далее ИТ).

Поэтому целью написания нашей работы стала сжатая систематизация сведений об информационных технологиях на современном этапе их развития как инструментов регулирования информационного рынка.

Исходя из цели написания работы, перед нами стоят следующие задачи:

Дать определение понятия информационных технологий и рассмотреть историю их становления;

Охарактеризовать цели развития и функционирования информационных технологий;

Привести примеры средств и методов информационных технологий.

Понятие информационных технологий. История их становления

Информационные технологии давно вошли в нашу повседневность и укоренились в ней, однако, само это понятие остается многофункциональным и нечетким. Под технологией традиционно понимался процесса творчества, производства, как в искусстве, так и в ремесле. При этом сам процесс предполагал ряд последовательных усилий для достижений поставленной цели.

В состав этого процесса, управляемого человеком, входят не только цели, но и определенные средства, методы, стратегии. Так в случае с технологиями материального производства процесс охватывает сбор, обработку сырья до изготовления конечного продукта с заданным набором характеристик и качеств.

Соответственно, применяя разные технологии для одного и того же материала, можно получить разные продукты, поскольку технология изменяет исходное состояние сырья для получения совершено новых объектов производства.

Так как информация представляет собой один из ценнейших ресурсов общества, она является не менее важной, чем традиционные материальные виды ресурсов - нефть, газ, полезные ископаемые, и т.п. Работу с информационными ресурсами можно сравнивать с процессами обычного производства и также называть технологией. Тогда справедливым будет такое определение: информационная технология - это процесс или совокупность процессов обработки информации. Информационные технологии (ИТ) можно представить в виде схемы (рис. 1). Коноплева И.А., Хохлова О.А., Денисов А.В. Информационные технологии. - М.: Проспект, 2013. - 328 с.

Потому что на входе и выходе ИТ находятся не материя, и не энергия, а информация, то: информационную технологию можно также определить как - совокупность процессов, использующих средства и методы накопления, обработки и передачи первичной информации для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления.

Эта информация нового качества называется информационным продуктом. Схематично процесс превращения информации в информационный, а позднее и в программный продукт, можно проиллюстрировать следующим образом (рис. 2). Под угрозами при этом понимаются совокупность факторов, которые создают опасность для ценной информации, а именно: возможность несанкционированного доступа и/или распространения. Юдина И.Г. Комплексный информационный продукт: характеристика и определение // Библиосфера. 2012. № 5. С. 43-46.

Рисунок 1

Схема информационной технологии

Если производство материальных продуктов осуществляется для удовлетворения нужд людей и их сообществ, то цель информационной технологии представляется как получение информационного продукта для его анализа человеком и принятие на его основе решений для выполнения действий. Как и в материальном производстве, разный информационный продукт можно получить, применяя разные технологии по отношению к входящей информации.

В юридической литературе понятие «информационного продукта» пока не дано, в частности оно отсутствует в Законе РФ «Об информации, информатизации и защите информации». Можно рассмотреть только определение, которые было приведено в Законе РФ «Об участии в международном информационном обмене», утратившем, однако, силу: информационный продукт (продукция) - это документированная информация, подготовленная в соответствии с потребностями пользователей и предназначенная или применяемая для удовлетворения потребностей пользователей. Синаторов С.В. Информационные технологии. - М.: Дашков и Ко, 2010. - 456 с.

Рисунок 2

Место информационного и программного продукта в системе информационного кругооборота

Следовательно, окончательное назначение информационного продукта, как и информационных технологий - это тоже удовлетворение потребностей человека. Детальнее о целях информационных технологий мы поговорим далее.

Началом эры информационных технологий (ИТ) можно считать то время, когда человек начал выделять себя среди окружающего мира: язык, устное воспроизведение информации, передача ее с помощью знаков, звуков - все это можно назвать первым этапом развития информационных технологий.

Появление письменности является характерным признаком второго этапа развития информационных технологий. Благодаря возможности воспроизведения информации на материальных носителях (деревянные, покрытые воском или глиняные таблички, папирус, кожа) образовываются первые хранилища информации - библиотеки. Но массовому распространению информации положило начало книгопечатание (табл. 1) Алошти Х.Р. Философский взгляд на информацию информационную технологию // Научно-техническая информация. Серия 2: Информационные процессы и системы. 2012. № 4. С. 1-12..

Третьим этапом развития информационных технологий можно назвать период появления и быстрого внедрения механических средств обработки, хранения и передачи информации, таких как пишущая машинка или арифмометр.

Открытие в области электричества совершило революцию и в информационных технологиях, чем и обусловило переход к четвертому этапу их развития. Появилась возможность передачи значительных объемов информации на большие расстояния с достаточно большой скоростью (телефон, телетайп), хранения их на магнитных носителях.

Таблица 1

Этапы развития ИТ

Начало пятого этапа развития информационных технологий связывают с появлением первых электронно-вычислительных машин (ЭВМ) и переходом к электронно-информационным технологиям.

В сравнении с аналоговыми, основным преимуществом электронных источников информации является их оперативность и возрастающая массовость (наглядный пример - информация в сети Интернет). Быстрое развитие компьютерной техники порождает новые формы и методы обработки, хранения и передача информации.

Можно выделить и отдельные этапы развития компьютерных информационных технологий:

Этап машинных ресурсов (внедрение ЭВМ, программирование в кодах машин);

Этап программирования (языки программирования, пакетная обработка);

Этап новых информационных технологий, характеризующихся появлением ПЭВМ (персональных ЭВМ или сокращенно ПК - персональный компьютер), компьютерных сетей, АРМ-ов (автоматизированных рабочих мест), баз данных, ОLАР-технологий (динамический анализ данных), Интернет- технологий, и т.п.

Основными задачами современных ИТ являются:

Достижение универсальности методов коммуникаций;

Поддержка систем мультимедиа;

Максимальное упрощение средств общения в системе «человек -ПК».

Помимо этого, ИТ как система имеет следующие свойства:

Целесообразность;

Наличие компонентов и структуры;

Взаимодействие с внешней средой;

Целостность;

Развитие во времени. Пастухов В.А. Управление информационными технологиями // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. 2011. № 5. С. 59-61.

Основные данные о работе

Введение

Глава 1. Развитие информационных технологий в период с XIV по XVII век

Глава 2. Развитие информационных технологий с XVIII по XX век

Заключение

Глоссарий

Список использованных источников

Список сокращений

Введение

Я выбрала эту тему, потому что считаю ее интересной и актуальной. Далее я попытаюсь объяснить, почему я сделала такой выбор и изложу некоторые исторические данные по этой теме.

В истории человечества можно выделить несколько этапов, которые человеческое общество последовательно проходило в своем развитии. Эти этапы различаются основным способом обеспечения обществом своего существования и видом ресурсов, использующимся человеком и играющим главную роль при реализации данного способа. К таким этапам относятся: этапы собирательства и охоты, аграрный и индустриальный. В наше время наиболее развитые страны мира находятся на завершающей стадии индустриального этапа развития общества. В них осуществляется переход к следующему этапу, который назван "информационным". В данном обществе определяющая роль принадлежит информации. Инфраструктуру общества формируют способы и средства сбора, обработки, хранения и распределения информации. Информация становится стратегическим ресурсом.

Поэтому со второй половины ХХ века в цивилизованном мире основным, определяющим фактором социально-экономического развития общества становится переход от "экономики вещей" к "экономике знаний", происходит существенное увеличение значения и роли информации в решении практически всех задач мирового сообщества. Это является убедительным доказательством того, что научно-техническая революция постепенно превращается в интеллектуально-информационную, информация становится не только предметом общения, но и прибыльным товаром, безусловным и эффективным современным средством организации и управления общественным производством, наукой, культурой, образованием и социально-экономическим развитием общества в целом.

Современные достижения информатики, вычислительной техники, оперативной полиграфии и телекоммуникации породили новый вид высокой технологии, а именно информационную технологию.

Результаты научных и прикладных исследований в области информатики, вычислительной техники и связи создали прочную базу для возникновения новой отрасли знания и производства - информационной индустрии. В мире успешно развивается индустрия информационных услуг, компьютерного производства и компьютеризация, как технология автоматизированной обработки информации; небывалого размаха и качественного скачка достигла индустрия и технология в области телекоммуникации - от простейшей линии связи до космической, охватывающей миллионы потребителей и представляющей широкий спектр возможностей по транспортировке информации и взаимосвязи ее потребителей.

Весь этот комплекс (потребитель с его задачами, информатика, все технические средства информационного обеспечения, информационная технология и индустрия информационных услуг и др.) составляет инфраструктуру и информационное пространство для осуществления информатизации общества.

Таким образом, информатизация это комплексный процесс информационного обеспечения социально-экономического развития общества на базе современных информационных технологий и соответствующих технических средств.

И поэтому проблема информатизации общества стала приоритетной и значение ее в обществе постоянно нарастает.

Глава 1. Развитие информационных технологий в период с XIV по XVIII век

История создания средств цифровой вычислительной техники уходит вглубь веков. Она увлекательна и поучительна, с нею связаны имена выдающихся ученых мира.

В дневниках гениального итальянца Леонардо да Винчи (1452 - 1519), уже в наше время был обнаружен ряд рисунков, которые оказались эскизным наброском суммирующей вычислительной машины на зубчатых колесах, способной складывать 13- разрядные десятичные числа. Специалисты известной американской фирмы IBM воспроизвели машину в металле и убедились в полной состоятельности идеи ученого. Его суммирующую машину можно считать изначальной вехой в истории цифровой вычислительной техники. Это был первый цифровой сумматор, своеобразный зародыш будущего электронного сумматора - важнейшего элемента современных ЭВМ, пока еще механический, очень примитивный (с ручным управлением). В те далекие от нас годы гениальный ученый был, вероятно, единственным на Земле человеком, который понял необходимость создания устройств для облегчения труда при выполнении вычислений.

Однако потребность в этом была настолько малой, что лишь через сто с лишним лет после смерти Леонардо да Винчи нашелся другой европеец - немецкий ученый Вильгельм Шиккард (1592-1636), не читавший, естественно, дневников великого итальянца, который предложил свое решение этой задачи. Причиной, побудившей Шиккарда разработать счетную машину для суммирования и умножения шестиразрядных десятичных чисел, было его знакомство с польским астрономом И.Кеплером. Ознакомившись с работой великого астронома, связанной, в основном, с вычислениями, Шиккард загорелся идеей оказать ему помощь в нелегком труде. В письме, на его имя, отправленном в 1623 г., он приводит рисунок машины и рассказывает как она устроена. К сожалению, данных о дальнейшей судьбе машины история не сохранила. По-видимому, ранняя смерть от чумы, охватившей Европу, помешала ученому выполнить его замысел.

Об изобретениях Леонардо да Винчи и Вильгельма Шиккарда стало известно лишь в наше время. Современникам они были неизвестны.

В XYII веке положение меняется. В 1641 - 1642 гг. девятнадцатилетний Блез Паскаль (1623 - 1662), тогда еще мало кому известный французский ученый, создает действующую суммирующую машину ("паскалину") см. приложение А. В начале он сооружал ее с одной единственной целью - помочь отцу в расчетах, выполняемых при сборе налогов. В последующие четыре года им были созданы более совершенные образцы машины. Они были шести и восьми разрядными, строились на основе зубчатых колес, могли производить суммирование и вычитание десятичных чисел. Было создано примерно 50 образцов машин, Б.Паскаль получил королевскую привилегию на их производство, но практического применения "паскалины" не получили, хотя о них много говорилось и писалось (в основном, во Франции).

В 1673г. другой великий европеец, немецкий ученый Вильгельм Готфрид Лейбниц (1646 - 1716), создает счетную машину (арифметический прибор, по словам Лейбница) для сложения и умножения двенадцатиразрядных десятичных чисел. К зубчатым колесам он добавил ступенчатый валик, который позволял осуществлять умножение и деление. "...Моя машина дает возможность совершать умножение и деление над огромными числами мгновенно, притом не прибегая к последовательному сложению и вычитанию", - писал В. Лейбниц одному из своих друзей.

В цифровых электронных вычислительных машинах (ЭВМ), появившихся более двух веков спустя, устройство, выполняющее арифметические операции (те же самые, что и "арифметический прибор" Лейбница), получило название арифметического. Позднее, по мере добавления ряда логических действий, его стали называть арифметико-логическим. Оно стало основным устройством современных компьютеров.

Таким образом, два гения XVII века, установили первые вехи в истории развития цифровой вычислительной техники.

Заслуги В.Лейбница, однако, не ограничиваются созданием "арифметического прибора". Начиная со студенческих лет и до конца жизни он занимался исследованием свойств двоичной системы счисления, ставшей в дальнейшем, основной при создании компьютеров. Он придавал ей некий мистический смысл и считал, что на ее базе можно создать универсальный язык для объяснения явлений мира и использования во всех науках, в том числе в философии. Сохранилось изображение медали, нарисованное В.Лейбницем в 1697 г., поясняющее соотношение между двоичной и десятичной системами исчисления (см. приложение Б).

В 1799 г. во Франции Жозеф Мари Жакар (1752 - 1834) изобрел ткацкий станок, в котором для задания узора на ткани использовались перфокарты. Необходимые для этого исходные данные записывались в виде пробивок в соответствующих местах перфокарты. Так появилось первое примитивное устройство для запоминания и ввода программной (управляющей ткацким процессом в данном случае) информации.

В 1795 г. там же математик Гаспар Прони (1755 - 1839), которому французское правительство поручило выполнение работ, связанных с переходом на метрическую систему мер, впервые в мире разработал технологическую схему вычислений, предполагающую разделение труда математиков на три составляющие. Первая группа из нескольких высококвалифицированных математиков определяла (или разрабатывала) методы численных вычислений, необходимые для решения задачи, позволяющие свести вычисления к арифметическим операциям - сложить, вычесть, умножить, разделить. Задание последовательности арифметических действий и определение исходных данных, необходимых при их выполнении ("программирование") осуществляла вторая, несколько более расширенная по составу, группа математиков. Для выполнения составленной "программы", состоящей из последовательности арифметических действий, не было необходимости привлекать специалистов высокой квалификации. Эта, наиболее трудоемкая часть работы, поручалась третьей и самой многочисленной группе вычислителей. Такое разделение труда позволило существенно ускорить получение результатов и повысить их надежность. Но главное состояло в том, что этим был дан импульс дальнейшему процессу автоматизации, самой трудоемкой (но и самой простой!) третьей части вычислений - переходу к созданию цифровых вычислительных устройств с программным управлением последовательностью арифметических операций.

Этот завершающий шаг в эволюции цифровых вычислительных устройств (механического типа) сделал английский ученый Чарльз Беббидж (1791 - 1871). Блестящий математик, великолепно владеющий численными методами вычислений, уже имеющий опыт в создании технических средств для облегчения вычислительного процесса (разностная машина Беббиджа для табулирования полиномов, 1812 - 1822гг.), он сразу увидел в технологии вычислений, предложенной Г.Прони, возможность дальнейшего развития своих работ. Аналитическая машина (так назвал ее Беббидж), проект которой он разработал в 1836 - 1848 годах, явилась механическим прототипом появившихся спустя столетие ЭВМ. В ней предполагалось иметь те же, что и в ЭВМ пять основных устройств: арифметическое, памяти, управления, ввода, вывода.

Для арифметического устройства Ч. Беббидж использовал зубчатые колеса, подобные тем, что использовались ранее (см.приложение В). На них же Ч. Беббидж намеревался построить устройство памяти из 1000 пятидесятиразрядных регистров (по 50 колес в каждом). Программа выполнения вычислений записывалась на перфокартах, на них же записывались исходные данные и результаты вычислений. В число операций, помимо четырех арифметических, была включена операция условного перехода и операции с кодами команд. Автоматическое выполнение программы вычислений обеспечивалось устройством управления. Время сложения двух пятидесятиразрядных десятичных чисел составляло, по расчетам ученого, 1 сек, умножения - 1 мин.

Механический принцип построения устройств, использование десятичной системы счисления, затрудняющей создание простой элементной базы, не позволили Ч. Беббиджу полностью реализовать свой далеко идущий замысел, пришлось ограничиться скромными макетами. Иначе, по размерам машина сравнялась бы с локомотивом, и чтобы привести в движение ее устройства понадобился бы паровой двигатель.

Программы вычислений на машине Беббиджа, составленные дочерью Байрона Адой Августой Лавлейс (1815 - 1852), поразительно схожи с программами, составленными, впоследствии, для первых ЭВМ. Не случайно замечательную женщину назвали первым программистом мира.

Еще более изумляют ее высказывания по поводу возможностей машины:

"... Нет конца демаркационной линии, ограничивающей возможности аналитической машины. Фактически аналитическую машину можно рассматривать как материальное и механическое выражение анализа".

Несмотря на все старания Ч.Беббиджа и А.Лавлейс машину построить не удалось... Современники, не видя конкретного результата, разочаровались в работе ученого. Он опередил свое время. И сам понимал это: "Вероятно пройдет половина столетия, прежде чем кто-нибудь возмется за такую малообещающую задачу без тех указаний, которые я оставил после себя. И если некто, не предостереженный моим примером, возьмет на себя эту задачу и достигнет цели в реальном конструировании машины, воплощающей в себя всю исполнительную часть математического анализа с помощью простых механических или других средств, я не побоюсь поплатиться своей репутацией в его пользу, т.к. только он один полностью сможет понять характер моих усилий и ценность их результатов". После смерти Ч.Беббиджа Комитет Британской научной ассоциации, куда входили крупные ученые, рассмотрел вопрос, что делать с неоконченной аналитической машиной и для чего она может быть рекомендована.

К чести Комитета было сказано: "...Возможности аналитической машины простираются так далеко, что их можно сравнить только с пределами человеческих возможностей... Успешная реализация машины может означать эпоху в истории вычислений, равную введению логарифмов".

Еще один выдающийся англичанин оказался непонятым, это был Джордж Буль (1815 - 1864). Разработанная им алгебра логики (алгебра Буля) нашла применение лишь в следующем веке, когда понадобился математический аппарат для проектирования схем ЭВМ, использующих двоичную систему счисления. "Соединил" математическую логику с двоичной системой счисления и электрическими цепями американский ученый Клод Шенон в своей знаменитой диссертации (1936г.).

Глава 2 . История развития информаци онных технологий с XVIII по XX век

Через 63 года после смерти Ч.Беббиджа нашелся "некто" взявший на себя задачу создать машину, подобную - по принципу действия, той, которой отдал жизнь Ч.Беббидж. Им оказался немецкий студент Конрад Цузе (1910 - 1985). Работу по созданию машины он начал в 1934г., за год до получения инженерного диплома. Конрад не знал ни о машине Беббиджа, ни о работах Лейбница, ни о алгебре Буля, которая подходит для того, чтобы проектировать схемы с использованием элементов, имеющих лишь два устойчивых состояния.

Тем не менее, он оказался достойным наследником В.Лейбница и Дж.Буля поскольку вернул к жизни уже забытую двоичную систему исчисления, а при расчете схем использовал нечто подобное булевой алгебре. В 1937г. машина Z1 (что означало Цузе 1) была готова и заработала.

Она была подобно машине Беббиджа чисто механической. Использование двоичной системы сотворило чудо - машина занимала всего два квадратных метра на столе в квартире изобретателя. Длина слов составляла 22 двоичных разряда. Выполнение операций производилось с использованием плавающей запятой. Для мантиссы и ее знака отводилось 15 разрядов, для порядка - 7. Память (тоже на механических элементах) содержала 64 слова (против 1000 у Беббиджа, что тоже уменьшило размеры машины). Числа и программа вводилась вручную. Через год в машине появилось устройство ввода данных и программы, использовавшее киноленту, на которую перфорировалась информация, а механическое арифметическое устройство заменило АУ последовательного действия на телефонных реле. В этом К.Цузе помог австрийский инженер Гельмут Шрайер, специалист в области электроники. Усовершенствованная машина получила название Z2. В 1941 г. Цузе с участием Г. Шрайера создает релейную вычислительную машину с программным управлением (Z3), содержащую 2000 реле и повторяющую основные характеристики Z1 и Z2. Она стала первой в мире полностью релейной цифровой вычислительной машиной с программным управлением и успешно эксплуатировалась. Ее размеры лишь немного превышали размеры Z1 и Z2.

Еще в 1938 г. Г.Шрайер, предложил использовать для построения Z2 электронные лампы вместо телефонных реле. К.Цузе не одобрил его предложение. Но в годы Второй мировой войны он сам пришел к выводу о возможности лампового варианта машины. Они выступили с этим сообщением в кругу ученых мужей и подверглись насмешкам и осуждению. Названная ими цифра - 2000 электронных ламп, необходимых для построения машины, могла остудить самые горячие головы. Лишь один из слушателей поддержал их замысел. Они не остановились на этом и представили свои соображения в военное ведомство, указав, что новая машина могла бы использоваться для расшифровки радиограмм союзников.

Но шанс создать в Германии не только первую релейную, но и первую в мире электронную вычислительную машину был упущен.

К этому времени К.Цузе организовал небольшую фирму, и ее усилиями были созданы две специализированные релейные машины S1 и S2. Первая - для расчета крыльев "летающих торпед" - самолетов-снарядов, которыми обстреливался Лондон, вторая - для управления ими. Она оказалась первой в мире управляющей вычислительной машиной.

К концу войны К. Цузе создает еще одну релейную вычислительную машину - Z4. Она окажется единственной сохранившейся из всех машин, разработанных им. Остальные будут уничтожены при бомбежке Берлина и заводов, где они выпускались.

И так, К.Цузе установил несколько вех в истории развития компьютеров: первым в мире использовал при построении вычислительной машины двоичную систему исчисления (1937г.), создал первую в мире релейную вычислительную машину с программным управлением (1941г.) и цифровую специализированную управляющую вычислительную машину (1943г.).

Эти воистину блестящие достижения, однако, существенного влияния на развитие вычислительной техники в мире не оказали.

Дело в том, что публикаций о них и какой-либо рекламы из-за секретности работ не было, и поэтому о них стало известно лишь спустя несколько лет после завершения Второй мировой войны.

По другому развивались события в США. В 1944 г. ученый Гарвардского университета Говард Айкен (1900-1973) создает первую в США (тогда считалось первую в мире.) релейно-механическую цифровую вычислительную машину МАРК-1. По своим характеристикам (производительность, обьем памяти) она была близка к Z3, но существенно отличалась размерами (длина 17м, высота 2,5м, вес 5 тонн, 500 тысяч механических деталей).

В машине использовалась десятичная система счисления. Как и в машине Беббиджа в счетчиках и регистрах памяти использовались зубчатые колеса. Управление и связь между ними осуществлялась с помощью реле, число которых превышало 3000. Г.Айкен не скрывал, что многое в конструкции машины он заимствовал у Ч. Беббиджа. "Если бы был жив Беббидж, мне нечего было бы делать", - говорил он. Замечательным качеством машины была ее надежность. Установленная в Гарвардском университете она проработала там 16 лет.

Вслед за МАРК-1 ученый создает еще три машины (МАРК-2, МАРК-3 и МАРК-4) и тоже с использованием реле, а не электронных ламп, объясняя это ненадежностью последних.

В отличие от работ Цузе, которые велись с соблюдением секретности, разработка МАРК1 проводилась открыто и о создании необычной по тем временам машины быстро узнали во многих странах. Дочь К.Цузе, работавшая в военной разведке и находившаяся в то время в Норвергии, прислала отцу вырезку из газеты, сообщающую о грандиозном достижении американского ученого.

К.Цузе мог торжествовать. Он во многом опередил появившегося соперника. Позднее он направит ему письмо и скажет об этом. А правительство Германии в 1980г. выделит ему 800 тыс. марок для воссоздания Z1, что он и осуществил вместе с помогавшими ему студентами. Своего воскресшего первенца К.Цузе передал на вечное хранение в музей вычислительной техники в Падеборне.

Продолжить рассказ о Г.Айкене хочется любопытным эпизодом. Дело в том, что работы по созданию МАРК1 выполнялись на производственных помещениях фирмы IBM. Ее руководитель в то время Том Уотсон, любивший порядок во всем, настоял, чтобы огромная машина была "одета" в стекло и сталь, что делало ее очень респектабельной. Когда машину перевезли в университет и представили публике, то имя Т.Уотсона в числе создателей машины не было упомянуто, что страшно разозлило руководителя IBM, вложившего в создание машины полмиллиона долларов. Он решил "утереть нос" Г.Айкену. В результате появился релейно-электронный монстр, в огромных шкафах которого размещались 23тыс. реле и 13тыс. электронных ламп. Машина оказалась не работоспособной. В конце-концов она была выставлена в Нью Йорке для показа неискушенной публике. На этом гиганте завершился период электро-механических цифровых вычислительных машин.

Что касается Г.Айкена, то, вернувшись в университет, он первым в мире, начал чтение лекций по новому тогда предмету, получившему сейчас название Computer Science - наука о компьютерах, он же, один из первых предложил использовать машины в деловых расчетах и бизнесе. Побудительным мотивом для создания МАРК-1 было стремление ГАйкена помочь себе в многочисленных расчетах, которые ему приходилось делать при подготовке диссертационной работы (посвященной, кстати, изучению свойств электронных ламп).

Однако, уже надвигалось время, когда объем расчетных работ в развитых странах стал нарастать как снежный ком, в первую очередь в области военной техники, чему способствовала Вторая мировая война.

В 1941 г. сотрудники лаборатории баллистических исследований Абердинского артиллерийского полигона в США обратились в расположенную неподалеку техническую школу при Пенсильванском университете за помощью в составлении таблиц стрельбы для артиллерийских орудий, уповая на имевшийся в школе дифференциальный анализатор Буша - громоздкое механическое аналоговое вычислительное устройство. Однако, сотрудник школы физик Джон Мочли (1907-1986), увлекавшийся метереологией и смастеривший для решения задач в этой области несколько простейших цифровых устройств на электронных лампах, предложил нечто иное. Им было составлено (в августе 1942г.) и отправлено в военное ведомство США предложение о создании мощного компьютера (по тем временам) на электронных лампах. Эти, воистину исторические пять страничек были положены военными чиновниками под сукно, и предложение Мочли, вероятно, осталось бы без последствий, если бы им не заинтересовались сотрудники полигона. Они добились финансирования проекта, и в апреле 1943 г. был заключен контракт между полигоном и Пенсильванским университетом на создание вычислительной машины, названной электронным цифровым интегратором и компьютером (ЭНИАК). На это отпускалось 400 тыс. долларов. К работе было привлечено около 200 человек, в том числе несколько десятков математиков и инженеров.

Руководителями работы стали Дж. Мочли и талантливый инженер-электронщик Преспер Эккерт (1919 - 1995). Именно он предложил использовать для машины забракованные военными представителями электронные лампы (их можно было получить бесплатно). Учитывая, что требуемое количество ламп приближалось к 20тысячам, а средства, выделенные на создание машины, весьма ограничены, - это было мудрым решением. Он же предложил снизить напряжение накала ламп, что существенно увеличило надежность их работы. Напряженная работа завершилась в конце 1945 года. ЭНИАК был предъявлен на испытания и успешно их выдержал. В начале 1946г. машина начала считать реальные задачи. По размерам она была более впечатляющей, чем МАРК-1: 26м в длину, 6м в высоту, вес 35тонн. Но поражали не размеры, а производительность - она в 1000 раз превышала производительность МАРК_1. Таков был результат использования электронных ламп!

В остальном ЭНИАК мало чем отличался от МАРК-1. В нем использовалась десятичная система исчисления. Разрядность слов - 10десятичных разрядов. Емкость электронной памяти - 20слов. Ввод программ - с коммутационного поля, что вызывало массу неудобств: смена программы занимала многие часы и даже дни.

В 1945г., когда завершались работы по созданию ЭНИАК, и его создатели уже разрабатывали новый электронный цифровой компьютер ЭДВАК в котором намеривались размещать программы в оперативной памяти, чтобы устранить основной недостаток ЭНИАКа - сложность ввода программ вычислений, к ним в качестве консультанта был направлен выдающийся математик, участник Матхеттенского проекта по созданию атомной бомбы Джон фон Нейман (1903-1957). Следует сказать, что разработчики машины, судя по всему, не просили этой помощи. Дж.Нейман, вероятно, сам проявил инициативу, услышав от своего приятеля Г.Голдстайна, математика, работавшего в военном ведомстве, об ЭНИАКе. Он сразу оценил перспективы развития новой техники и принял самое активное участие в завершении работ по созданию ЭДВАКа. Написанная им часть отчета по машине, содержала общее описание ЭДВАКа и основные принципы построения машины (1945г.).

Она была размножена Г.Голдстайном (без согласования с Дж. Мочли и П. Эккертом) и разослана в ряд организаций. В 1946г. Нейманом, Голдстайном и Берксом (все трое работали в Принстонском институте перспективных исследований) был составлен еще один отчет ("Предварительное обсуждение логического конструирования устройства", июнь 1946г.), который содержал развернутое и детальное описание принципов построения цифровых электронных вычислительных машин. В том же году отчет был распространен на летней сессии Пенсильванского университета.

Изложенные в отчете принципы сводились к следующему.

1. Машины на электронных элементах должны работать не в десятичной, а двоичной системе исчисления.

2. Программа должна размещаться в одном из блоков машины - в запоминающем устройстве, обладающем достаточной емкостью и соответствующими скоростями выборки и записи команд программы.

3. Программа, так же как и числа, с которыми оперирует машина, записывается в двоичном коде. Таким образом, по форме представления команды и числа однотипны. Это обстоятельство приводит к следующим важным последствиям:

промежуточные результаты вычислений, константы и другие числа могут размещаться в том же запоминающем устройстве, что и программа;

числовая форма записи программы позволяет машине производить операции над величинами, которыми закодированы команды программы.

4. Трудности физической реализации запоминающего устройства, быстродействие которого соответствует скорости работы логических схем, требует иерархической организации памяти.

5. Арифметическое устройство машины конструируется на основе схем, выполняющих операцию сложения, создание специальных устройств для выполнения других операций нецелесообразно.

6. В машине используется параллельный принцип организации вычислительного процесса (операции над словами производятся одновременно по всем разрядам).

Нельзя сказать, что перечисленные принципы построения ЭВМ были впервые высказаны Дж.Нейманом и остальными авторами. Их заслуга в том, что они, обобщив накопленный опыт построения цифровых вычислительных машин, сумели перейти от схемных (технических) описаний машин к их обобщенной логически ясной структуре, сделали важный шаг от теоретически важных основ (машина Тьюринга) к практике построения реальных ЭВМ. Имя Дж.Неймана привлекло внимание к отчетам, а высказанные в них принципы и структура ЭВМ получили название неймановских.

Под руководством Дж.Неймана в Принстонском институте перспективных исследований в 1952г. была создана еще одна машина на электронных лампах МАНИАК (для расчетов по созданию водородной бомбы), а в 1954г. еще одна, уже без участия Дж.Неймана. Последняя была названа в честь ученого "Джониак". К сожалению, всего три года спустя Дж.Нейман тяжело заболел и умер.

Дж.Мочли и П.Эккерт, обиженные тем, что в отчёте Принстонского университета они не фигурировали и выстраданное ими решение располагать программы в оперативной памяти стали приписывать Дж.Нейману, а, с другой стороны, увидев, что многие, возникшие как грибы после дождя, фирмы стремятся захватить рынок ЭВМ, решили взять патенты на ЭНИАК.

Однако в этом им было отказано. Дотошные соперники разыскали информацию о том, что еще в 1938 - 1941 годах работавший в сельскохозяйственном училище штата Айова профессор математики Джон Атанасов (1903 -1996), болгарин по происхождению, вместе со своим помощником Клиффордом Бери разработал макет специализированной цифровой вычислительной машины (с использованием двоичной системы счисления) для решения систем алгебраических уравнений. Макет содержал 300 электронных ламп, имел память на конденсаторах. Таким образом, пионером ламповой техники в области компьютеров оказался Атанасов.

К тому же Дж.Мочли, как выяснил суд, разбиравший дело по выдаче патента, оказывается, был знаком с работами Атанасова не по наслышке, а провел пять дней в его лаборатории, в дни создания макета.

Что касается хранения программ в оперативной памяти и теоретического обоснования основных свойств современных компьютеров, то и здесь Дж.Мочли и П.Эккерт не были первыми. Еще в 1936г. об этом сказал Алан Тьюринг (1912 - 1953) - гениальный, математик, опубликовавший тогда свою замечательную работу "О вычислимых числах".

Полагая, что наиболее важная черта алгоритма (задания на обработку информации) - это возможность механического характера его выполнения, А.Тьюринг предложил для исследования алгоритмов абстрактную машину, получившую название "машина Тьюринга". В ней он предвосхитил основные свойства современного компьютера. Данные должны были вводиться в машину с бумажной ленты, поделенной на клетки-ячейки. Каждая из них содержала символ или была пустой. Машина не только могла обрабатывать записанные на ленте символы, но и изменять их, стирая старые и записывая новые в соответствии с инструкциями, хранимыми в ее внутренней памяти. Для этого она дополнялась логическим блоком, содержащим функциональную таблицу, определяющую последовательность действий машины. Иначе говоря, А.Тьюринг предусмотрел наличие некоторого запоминающего устройства для хранения программы действий машины. Но не только этим определяются его выдающиеся заслуги.

В 1942 - 1943 годах, в разгар Второй мировой войны, в Англии, в обстановке строжайшей секретности с его участием в Блечли-парке под Лондоном была построена и успешно эксплуатировалась первая в мире специализированная цифровая вычислительная машина "Колоссус" на электронных лампах для расшифровки секретных радиограмм немецких радиостанций. Она успешно справилась с поставленной задачей. Один из участников создания машины так оценил заслуги А.Тьюринга:"Я не хочу сказать, что мы выиграли войну благодаря Тьюрингу, но беру на себя смелость сказать, что без него мы могли ее и проиграть". После войны ученый принял участие в создании универсальной ламповой ЭВМ. Внезапная смерть на 41-м году жизни помешала реализовать в полной мере его выдающийся творческий потенциал. В память об А.Тьюринге в установлена премия его имени за выдающиеся работы в области математики и информатики. ЭВМ "Колоссус" восстановлена и хранится в музее местечка Блечли парк, где она была создана.

Однако, в практическом плане Дж.Мочли и П.Эккерт действительно оказались первыми, кто, поняв целесообразность хранения программы в оперативной памяти машины (независимо от А. Тьюринга), заложили это в реальную машину - свою вторую машину ЭДВАК. К сожалению ее разработка задержалась, и она была введена в эксплуатацию только в 1951г. В это время в Англии уже два года работала ЭВМ с хранимой в оперативной памяти программой! Дело в том, что в 1946 г. в разгар работ по ЭДВАК Дж.Мочли прочитал курс лекций по принципам построения ЭВМ в Пенсильванском университете. Среди слушателей оказался молодой ученый Морис Уилкс (родился в 1913г.) из Кембриджского университета, того самого, где сто лет назад Ч. Беббидж предложил проект цифровой машины с программным управлением. Вернувшись в Англию, талантливый молодой ученый сумел за очень короткий срок создать ЭВМ ЭДСАК (электронный компьютер на линиях задержки) последовательного действия с памятью на ртутных трубках с использованием двоичной системы исчисления и хранимой в оперативной памяти программой. В 1949 г. машина заработала. Так М. Уилкс оказался первым в мире, кто сумел создать ЭВМ с хранимой в оперативной памяти программой. В 1951 В 1951г. он же предложил микропрограммное управление операциями. ЭДСАК стал прототипом первой в мире серийной коммерческой ЭВМ ЛЕО (1953г.). Сегодня М. Уилкс - единственный из оставшихся в живых компьютерных пионеров мира старшего поколения, тех, кто создавал первые ЭВМ. Дж. Мочли и П. Эккерт пытались организовать собственную компанию, но ее пришлось продать из-за возникших финансовых затруднений. Их новая разработка - машина УНИВАК, предназначенная для коммерческих расчетов, перешла в собственность фирмы Ремингтон Рэнд и во многом способствовала ее успешной деятельности.

Хотя Дж. Мочли и П. Эккерт не получили патента на ЭНИАК, его создание стало, безусловно золотой вехой в развитии цифровой вычислительной техники, отмечающей переход от механических и электромеханических к электронным цифровым вычислительным машинам.

В 1996 г. по инициативе Пенсильванского университета многие страны мира отметили 50-летие информатики, связав это событие с 50-летием создания ЭНИАК. Для этого имелись многие основания - до ЭНИАКа и после ни одна ЭВМ не вызвала такого резонанса в мире и не имела такого влияния на развитие цифровой вычислительной техники как замечательное детище Дж. Мочли и П. Эккерта.

Во второй половине нашего века развитие технических средств пошло значительно быстрее. Еще стремительней развивалась сфера программного обеспечения, новых методов численных вычислений, теория искусственного интеллекта.

В 1995 г. американский профессор информатики Университета штата Вирджиния Джон Ли опубликовал книгу "Компьютерные пионеры". В число пионеров он включил тех, кто внес существенный вклад в развитие технических средств, программного обеспечения, методов вычислений, теорию искусственного интеллекта и др., за время от появления первых примитивных средств обработки информации до наших дней.

Заключение

За последние десятилетия XX века компьютеры многократно увеличили свое быстродействие и объемы перерабатываемой и запоминаемой информации.

В 1965 году Гордон Мур, один из основателей корпорации Intel, лидирующей в области компьютерных интегральных схем - "чипов", высказал предположение, что число транзисторов в них будет ежегодно удваиваться. В течение последующих 10 лет это предсказание сбылось, и тогда он предположил, что теперь это число будет удваиваться каждые 2 года. И, действительно, число транзисторов в микропроцессорах удваивается за каждые 18 месяцев. Теперь специалисты по компьютерной технике называют эту тенденцию законом Мура. Похожая закономерность наблюдается и в области разработки и производства устройств оперативной памяти и накопителей информации. Не отставало и развитие программного обеспечения, без которого вообще невозможно пользование персональным компьютером, и прежде всего операционных систем, обеспечивающих взаимодействие между пользователем и ПК.

В 1981 году фирма Microsoft разработала операционную cистему MS-DOS для своих персональных компьютеров.

В 1983 году был создан усовершенствованный персональный компьютер IBM PC/XT фирмы IBM.

В 1980-х годах были созданы черно-белые и цветные струйные и лазерные принтеры для распечатки информации на выходе из компьютеров. Они значительно превосходят матричные принтеры по качеству и скорости печати.

В 1983-1993 годах происходило создание глобальной компьютерной сети Internet и электронной почты E-mail, которыми смогли воспользоваться миллионы пользователей во всем мире.

В 1992 году фирма Microsoft выпустила операционную систему Windows-3.1 для IBM PC-совместимых компьютеров. Слово "Windows" в переводе с английского означает "окна". "Оконная" операционная система позволяет работать сразу с несколькими документами. Она представляет собой так называемый "графический интерфейс". Это - система взаимодействия с ПК, при которой пользователь имеет дело с так называемыми "иконками": картинками, которыми он может управлять с помощью компьютерной мыши. Такой графический интерфейс и система окон был впервые создан в исследовательском центре фирмы Xerox в 1975 году и применен для ПК Apple.

В 1995 году фирма Microsoft выпустила операционную систему Windows-95 для IBM PC-совместимых компьютеров, более совершенную по сравнению с Windows-3.1, в 1998 году - ее модификацию Windows-98, а в 2000 году - Windows-2000, а в 2006 году - Windows ХР. Для них разработан целый ряд прикладных программ: текстовый редактор Word, электронные таблицы Excel, программа для пользования системой Internet и электронной почтой E-mail - Internet Explorer, графический редактор Paint, стандартные прикладные программы (калькулятор, часы, номеронабиратель), дневник Microsoft Schedule, универсальный проигрыватель, фонограф и лазерный проигрыватель.

За последние годы стало возможным объединить на персональном компьютере текст и графику со звуком и движущимися изображениями. Такая технология получила название "мультимедиа". В качестве носителей информации в таких мультимедийных компьютерах используются оптические компакт-диски CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory - т.е. память на компакт-диске "только для чтения"). Внешне они не отличаются от звуковых компакт-дисков, используемых в проигрывателях и музыкальных центрах. Кроме портативных персональных компьютеров, создаются суперкомпьютеры для решения сложных задач в науке и технике - прогнозов погоды и землетрясений, расчетов ракет и самолетов, ядерных реакций, расшифровки генетического кода человека. В них используются от нескольких до нескольких десятков микропроцессоров, осуществляющих параллельные вычисления. Первый суперкомпьютер разработал Сеймур Крей в 1976 году.

В 2002 году в Японии был построен суперкомпьютер NEC Earth Simulator, выполняющий 35,6 триллионов операций в секунду. На сегодня это самый быстродействующий в мире суперкомпьютер.

В 2005 году компания IBM разработала суперкомпьютер Blue Gene производительностью свыше 30 триллионов операций в секунду. Он содержит 12000 процессоров и обладает в тысячу раз большей мощностью, чем знаменитый Deep Blue, с которым в 1997 году играл в шахматы чемпион мира Гарри Каспаров. Компания IBM и исследователи из Швейцарского политехнического института в Лозанне впервые предприняли попытку моделирования человеческого мозга. В 2006 году персональным компьютерам исполнилось 25 лет. Они очень изменились за эти годы. Первые из них, оборудованные микропроцессором Intel, работали с тактовой частотой всего 4,77 МГц и имели оперативную память 16 Кбайт. Современные ПК, оборудованные микропроцессором Pentium 4, созданном в 2001 году, имеют тактовую частоту 3-4 ГГц, оперативную память 512 Мбайт - 1Гбайт и долговременную память (винчестер) объемом десятки и сотни Гбайт и даже 1 Терабайт. Такого гигантского прогресса не наблюдается ни в одной отрасли техники, кроме цифровой вычислительной. Если бы такой же прогресс был в увеличении скорости самолетов, то они давно бы уже летали со скоростью света. Миллионы компьютеров используются практически во всех отраслях экономики, промышленности, науки, техники, педагогики, медицины. Основные причины такого прогресса - в необычайно высоких темпах микроминиатюризации устройств цифровой электроники и успехах программирования, сделавших "общение" рядовых пользователей с персональными компьютерами простым и удобным.

Глоссарий

Список использованных источников

1. Левин В.И., "История информационных технологий."

БИНОМ. Лаборатория знаний, Интернет-университет информационных технологий - ИНТУИТ.ру, 2007

2. Аркадий Частиков, "Архитекторы компьютерного мира", БХВ-Петербург, 2002г

3. Виталий Леонтьев, "Новейшая энциклопедия персонально компьютера 2005", ОЛМА-ПРЕСС Образование, 2005г

4. Полунов Ю.Л., "От абака до компьютера: судьбы людей и машин", Русская Редакция, 2004г

5. Малиновский Б.Н., "История вычислительной техники в лицах", Киев, 1995г

6. Емельянов С.В., "Информационные технологии и вычислительные системы", Едиториал УРСС, 2004г.

7. Угринович Н.Д. "Информатика и информационные технологии", БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003г.

8. Владимир Машурцев, Георгий Ксандопуло, Игорь Корнеев "Информационные технологии: учебник для вузов". 2009г

9. Трофимов В.В., "Информационные технологии" 2007г.

10. Федорова Н., "Информационные системы" Akademia, 2010г

Список сокращений

Машина Z1 - первая машина Цзуе.

МАРК-1 - первая релейно-механическая цифровая вычислительная машина.

МАРК-2 - вторая релейно-механическая цифровая вычислительная машина.

МАРК-3 - третья релейно-механическая цифровая вычислительная машина.

МАРК-4 - четвертая релейно-механическая цифровая вычислительная машина.

ЭНИАК - вычислительная машина, названная электронным цифровым интегратором и компьютером.

ЭДВАК - электронный цифровой компьютер, в котором размещались программы в оперативной памяти.

ЭВМ ЭДСАК - электронный компьютер на линиях задержки.

УНИВАК - машина, предназначенная для коммерческих расчетов.

Лекция ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

План лекции

3.1. Определение информационных технологий

3.2. История возникновения информационных технологий

3.3. Этапы развития автоматизированных информационных технологий

3.4. Роль и значение информационных технологий

Определение информационных технологий

Создание и функционирование информационных систем тесно связано с развитием информационных техноло­гий, их главной составной частью. Технология в переводе с греческого означает искусство, мастерство, умение, т. е. то, что имеет непосредст­венное отношение к процессам, которые представляют собой опреде­ленную сово­купность действий, направленных на достижение по­ставленной цели. Процесс оп­ределяется выбранной стратегией и реа­лизуется совокупностью различных средств и методов. Технология из­меняет качество или первона­чальное состояние материи в целях полу­чения материального продукта.

Информация является одним из ценнейших ресурсов общества на­ряду с тради­ционными материальными ресурсами: нефтью, газом, по­лезными ископаемыми и пр. Значит, процесс ее переработки – инфор­мационный процесс по аналогии с процессами переработки материаль­ных ре­сурсов называется технологией (рис. 3.1).

Информационные процессы (англ . information processes ) по законо­дательству Российской Федерации – это процессы сбора, обработки, накопления, хранения, поиска и распространения информации. Информационная технология – это информационный процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной инфор­мации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, про­цесса или явления (информационного продукта) (рис. 3.1).

Цель технологии материального производства – выпуск продукции, удовлетворяю­щей потребности человека или системы. Цель информа­ционной технологии – производство информации для ее анализа
чело­веком и принятия на его основе решения по выполнению какого-либо действия.

Информационные технологии в управлении – это комплекс методов переработки разрозненных исходных данных в надежную и оперативную информацию механизма принятия решений с помощью аппаратных и программных средств с целью достижения оптимальных рыночных па­раметров объекта управления. Автоматизированные информационные технологии – это сис­темно-ор­ганизованная для решения задач управ­ления совокупность ме­тодов и средств реализации операций сбора, ре­гистрации, передачи, накопления, поиска, обработки и защиты инфор­мации на базе примене­ния развитого программного обеспечения, ис­пользуемых средств вы­числитель­ной техники и связи, а так же спосо­бов, с помощью которых информация предлагается клиентам.

Инструментарий информационной технологии – один или не­сколько взаимосвязанных программных продуктов для определенного типа ком­пьютера, технология работы в котором позволяет достичь по­ставленную пользователем цель. В качестве инструментария использу­ются: текстовый процессор (редактор), настольные издательские сис­темы, электронные таблицы, системы управления базами дан­ных, элек­тронные записные книжки, электронные календари, информационные системы функционального назначения (финансовые, бухгалтерские, для маркетинга и пр.), эксперт­ные системы и др.

Информационная технология тесно связана с информационными системами, которые явля­ются для нее основной средой. Информацион­ная технология представляет собой процесс из четко регламентиро­ван­ных правил выполнения операций над первичными данными, основной целью которого является получение необходимой информа­ции. Информационная система является средой, составляющими эле­ментами которой явля­ются компьютеры, компьютерные сети, программ­ные продукты, базы данных, люди, раз­личного рода технические и про­граммные средства связи и пр., т. е. это человекокомпьютерная система обработки инфор­мации, основная цель которой организация хранения и передачи информации. Реализация функций информационной системы невозможна без знания ориентирован­ной на нее информационной тех­нологии. Информационная технология может существовать и вне сферы информационной системы.

Технологический процесс необязательно должен состоять из всех уровней, представленных на рис. 3.2. Он может начинаться с любого уровня и не включать, например, этапы или операции, а состоять только из действий.

Для реализации этапов технологического процесса могут использоваться раз­ные программные среды. Информационная техноло­гия, как и любая другая, должна обеспечивать высокую степень расчле­нения всего процесса обработки информации на этапы (фазы), опера­ции, действия и включать весь набор элементов, необходимых для дос­тижения поставленной цели.

История возникновения информационных технологий

Термин «информационные технологии » появился в конце 1970-х гг. и стал означать технологию обработки информации. Компьютеры изме­нили процессы работы с информацией, повысили оперативность и эф­фективность управления, но в то же время компьютерная революция по­родила серьезные социальные проблемы уязвимости информации.
В бизнесе использование компьютера состоит в идентификации задачных ситуаций, их классификации и применении для их решения технических и программных средств, которые называются технологиями – прави­лами действия с использованием каких-либо общих средств для целой совокупности задач или задачных ситуаций.

Использование компьютерных технологий позволяет компании до­биться конкурентных преимуществ на рынке путем использования ос­новных компьютерных концепций:

· увеличивать эффективность и оперативность работы посредством ис­пользования технологических, электронных, инструментальных и коммуникационных средств;

· максимизировать индивидуальную эффективность путем накопле­ния информации и использования средств доступа к базам данных;

· увеличивать надежность и скорость обработки информации посредст­вом информационных технологий;

· иметь технологический базис для специализированной коллектив­ной работы.

Информационная эра началась в 1950-х гг., когда на рынке поя­вился первый универсальный компьютер для коммерческого использо­вания UNIVAC , который проводил вычисления за миллисекунды. Поиск механизма для вычислений начался много веков назад. Счеты – одн­о из первых механических счетных устройств пятитысячелетней дав­ности были изобретены независимо и практически одновременно в Древней Греции, Древнем Риме, Китае, Японии и на Руси. Счеты – родоначальники цифровых устройств.

Исторически сложилось развитие двух направлений развития вычис­лений и вычислительной техники: аналоговое и цифровое . Аналоговое направление основано на исчислении неизвестного физического объ­екта (процесса) по аналогии с моделью известного объекта (процесса). Основоположником аналогового направления является шотландский барон Джон Непер, который теоретически обосновал функции и разра­ботал практическую таблицу алгоритмов, что упростило выполнение операций умножения и деления. Чуть позже англичанин Генри Бриггс составил таблицу десятичных логарифмов.

В 1623 г. Уильям Отред изобрел прямоугольную логарифмическую линейку, а в 1630 г. Ричард Деламейн – круговую логарифмическую ли­нейку, в 1775 г. Джон Робертсон добавил к линейке бегунок, 1851–1854 гг. француз Амедей Манхейм изменил конструкцию линейки на почти со­временный вид. В середине IX в. были созданы устройства: плани­метр (для вычисления площади плоских фигур), курвиметр (определе­ние длины кривых), дифференциатор, интегратор, интеграф (для полу­чения графических результатов интегрирования) и другие устройства.

Цифровое направление развития техники вычислений оказалось бо­лее перспективным. В начале XVI в. Леонардо да Винчи создал эскиз 13-разрядного суммирующего устройства с десятизубными кольцами (макет работающего устройства был построен только в XX в.).
В 1623 г. профессор Вильгельм Шиккард описал устройство счетной машины. В 1642 г. французский математик и философ Блез Паскаль (1623–1662) разработал и построил счетное устройство «Pascaline », чтобы по­мочь своему отцу – сборщику налогов. Эта конструкция счетного колеса использовалась во всех механических калькуляторах до 1960 г., когда с появлением электронных калькуляторов они вышли из употребления.

В 1673 г. немецкий философ и математик Готфрид Вильгельм Лейб­ниц изобрел механический калькулятор, способный выполнять основные арифметические действия в двоичной системе счисления. В 1727 г. на основе двоичной системы Лейбница Джакоб Леопольд создал счетную машину. В 1723 г. немецкий математик и астроном создал арифметиче­скую машину, которая определяла частное и число последовательных операций сложения при умножении чисел и производила контроль за правильностью ввода данных.

В 1896 г. Холлерит основал компанию по производству табулирую­щих счетных машин Tabulating Machine Company , которая в 1911 г. объ­еди­нилась с несколькими другими компаниями, а в 1924 г. генеральный управляющий Томас Ватсон изменил ее название на International Busi­ness Machine Corporation (IBM ). Начало современной истории компью­тера отмечено изобретением в 1941 г. компьютера Z3 (электрических реле, управляемых программой) немецким инженером Конрадом Зусе и изобретением простейшего компьютера Джоном В. Атанасоффом, про­фессором университета штата Айова. Обе системы использовали прин­ципы современных компьютеров и были основаны на двоичной системе счисления.

Основными компонентами ЭВМ I поколения были электронно-ва­куумные лампы, системы памяти строились на ртутных линиях за­держки, магнитных барабанах, электронно-лучевых трубках Вильямса. Данные вводились с помощью перфолент, перфокарт и магнитных лент с хранимыми программами. Использовались печатающие устройства. Быстродействие компьютеров первого поколения не превышало 20 ты­сяч операций в секунду. Ламповые машины в промышленном масштабе выпускались до середины 50-х годов.

В 1948 г. в США Уолтер Браттейн и Джон Бардин изобрели транзи­стор, в 1954 г. Гордон Тил применил для изготовления транзистора кремний. С 1955 г. компьютеры стали выпускаться на транзисторах. В 1958 г. Джеком Килби была изобретена интегральная микросхема и Ро­бертом Нойсом промышленная интегральная микросхема (Chip ). В 1968 г. Роберт Нойс основал фирму Intel (Integrated Electronics ). Компьютеры на интегральных схемах стали выпускаться с 1960 г. ЭВМ II поколения стали компактными, надежными, быстрыми (до 500 тысяч операций в секунду), усовершенствовались функциональные устройства работы с магнитными лентами и памяти на магнитных дисках.

В 1964 г. были разработаны ЭВМ III поколения с применением электронных схем малой и средней степени интеграции (да 1000 компо­нентов на кристалл). Пример: IBM 360 (США, фирма IBM ), ЕС 1030, ЕС 1060 (СССР). В конце 60-х гг. ХХ в. появились миникомпьютеры,
в 1971 г. – микропроцессор. В 1974 г. компания Intel выпустила первый широко из­вестный микропроцессор Intel 8008 , в 1974 г. – микропроцессор II по­коления Intel 8080 .

С середины 1970-х гг. ХХ в. были разработаны ЭВМ IV поколения. Они были основаны на больших и сверхбольших интегральных схемах (до миллиона компонентов на кристалл) и быстродействующих системах памяти емкостью несколько мегабайт. При включении происходила са­мозагрузка, при отключении данные оперативной памяти переносились на диск. Производительность компьютеров стала сотни миллионов опе­раций в секунду. Первые компьютеры были выпущены фирмой Amdahl Corporation .

В середине 70-х гг. ХХ в. появились первые промышленные персональ­ные компьютеры. В 1975 г. был создан первый промышленный персо­нальный компьютер Альтаир на основе микропроцессора Intel 8080 . В августе 1981 г. компания IBM выпустила компьютер IBM PC на основе микропроцессора Intel 8088 , который быстро завоевал популярность.

С 1982 г. ведутся разработки ЭВМ V поколения, ориентированные на обработку знаний. В 1984 г. фирма Microsoft представила первые об­разцы операционной системы Windows , в марте 1989 г. Тимом Бернерс-Ли, сотрудником международного европейского центра, было предло­жена идея создания распределенной информационной системы Word Wide Web , проект был принят в 1990 г.

Аналогично развитию аппаратных средств разработка программного обеспечения также разделяется на поколения. Программное обеспече­ние I поколения представляло собой базовые языки программирова­ния, которыми владели только компьютерные специалисты. Программ­ное обеспечение II поколения характеризуется развитием проблемно-ориен­ти­­ро­­ван­ных языков, таких как Fortran, Cobol, Algol-60 .

Использование операционных систем с диалоговым режимом, систем управления базами данных и языков структурного программирования, таких как Pascal , относится к программному обеспечению III поколе­ния. Программное обеспечение IV поколения включает в себя рас­преде­ленные системы: локальные и глобальные сети компьютерных систем, усовершенствованные графические и пользовательские интер­фейсы и интегрированную среду программирования. Программное обеспечение V поколения характеризуется обработкой знаний и ша­гами в области параллельного программирования.

Использование компьютеров и информаци­онных систем, индустрия которых началась с 1950-х гг., является ос­новным средством повышения конкурентоспособности посредством следующих основных преимуществ:

· улучшения и расширения обслуживания клиентов;

· повышения уровня эффективности благодаря экономии времени;

· увеличения нагрузки и пропускной способности;

· повышения точности информации и сокращения убытков, обусловлен­ных ошибками;

· поднятия престижа организации;

· увеличения прибыли бизнеса;

· обеспечения возможности получения надежной информации в реаль­ном времени при использовании итеративного режима и организа­ции запросов;

· использования руководителем достоверной информации для плани­рования, управления и принятия решений.

Человеческая речь была первым носителем знаний о совместно выполняемых людьми действиях. Знания постепенно накапливались и устно передавались от поколения к поколению. Процесс устных рассказов получил первую технологическую поддержку с созданием письменности на разных носителях. Сначала для письма использова-лись камень, кость, глина, папирус, шелк, затем — бумага. Возникно-вение книгопечатания ускорило темпы накопления и распространения знаний, стимулировало развитие наук.

Первый этап развития ИТ — «ручная» информационная техноло-гия (до второй половины XIX в.). Инструментарий: перо, чернильни-ца, бухгалтерская книга. Форма передачи информации — почта. Но уже в XVII в. начали разрабатываться инструментальные сред-ства, позволившие в дальнейшем создавать механизированные, а за-тем автоматизированные ИТ.

В этот период английский ученый Ч. Бэббидж теоретически иссле-довал процесс выполнения вычислений и обосновал основы архитек-туры вычислительной машины (1830г.); математик А. Лавлейс разработала первую программу для ма-шины Бэббиджа (1843г.)

Второй этап развития ИТ — «механическая» информационная технология (с конца XIX в.). Инструментарий: пишущая машинка, те-лефон, фонограф. Передается информация с помощью усовершенст-вованной почтовой связи, идет поиск удобных средств представления и передачи информации. В конце XIX в. открыт эффект электричест-ва, что способствовало изобретению телеграфа, телефона, радио, по-зволяющим оперативно передавать и накапливать информацию в лю-бом объеме. Появились средства информационной коммуникации, благодаря чему передача информации могла осуществляться на боль-шие расстояния.

В этот период английский математик Джордж Буль опубликовал книгу «Законы мышления», которая явилась инструментом разра-ботки и анализа сложных схем, из многих тысяч которых состоит совре-менная ЭВМ (1854г.);первые телефонные переговоры по телеграфным проводам (1876г); выпуск вычислительных перфорационных машин и перфокарт (1896г).

Третий этап развития ИТ начался с конца 40-х гг. XX в. — с соз-дания первых ЭВМ.

В этот период начинается развитие автоматизированных инфор-мационных технологий; используются магнитные и оптические носи-тели информации, кремний; применяется «электрическая» информа-ционная технология (40—60-е гг. XX в.). До конца 1950-х гг. в ЭВМ основным элементом конструкции были электронные лампы (I поко-ление), развитие идеологии и техники программирования шло за счет достижений американских ученых.

Инструментарий: большие ЭВМ и соответствующее программное обеспечение, электрическая пишущая машинка, портативный магни-тофон, копировальные аппараты.

В этот период: вниманию научной общественности представ-лена Z3 — программируемая вычислительная электромеханическая машина, обладающая всеми свойствами современного компьютера, созданная немецким инженером К. Цузе в 1941 г.; запущен Марк I — первый американский программи-руемый компьютер (1944 г.); в США создана первая электронная машина — «ЭНИАК» (калькулятор) (1946 г.); в СССР под руководством С.А. Лебедева создана МЭСМ — малая электронная счетная машина (1951 г.); в Советском Союзе начался серийный выпуск машин, первыми их которых были «БЭСМ-1» и «Стрела» (1953 г.); компания IBM представила первый накопитель на жестких магнитных дисках («винчестер») RAMAC объемом 5 Мбайт (1956 г).

Четвертый этап развития ИТ — «электронная» информационная технология (с начала 1970-х гг). Ее инструментарием становятся большие ЭВМ и создаваемые на их базе АСУ, оснащенные широким программным обеспечением. Цель — формирование содержательной части информации.

Изобретение микропроцессорной технологии и появление персонального компьютера (70-е гг. XX в.) позволило окончательно перейти от механических и электрических средств преобразования информации к электронным, что привело к миниатюризации всех приборов и устройств. На микропроцессорах и интегральных схемах создаются компьютеры, компьютерные сети, системы передачи данных.

В 1970—1980-е гг. созданы и распространяются мини-ЭВМ, осуществляется интерактивный режим взаимодействия нескольких пользователей.

Пятый этап развития ИТ — компьютерная («новая») информационная технология (с середины 80-х гг.). Инструментарий — персональный компьютер (ПК) с большим количеством программных продуктов различного назначения. Развивается система поддержки принятия решений, искусственный интеллект реализуется на ПК, используется телекоммуникационная связь. Применяются микропроцессоры. Цель — содержание и доступность для широкого потребителя миниатюризированных технических средств бытового, культурного и прочего назначения.

В 1980— 1990-е гг. происходит качественный скачок технологии разработки программного обеспечения: центр тяжести технологических решений переносится на создание средств взаимодействия пользователей с ЭВМ при создании программного продукта. Важное место в ИТ занимает представление и обработка знаний. Создаются базы знаний, экспертные системы. Широко распространяются персональные ЭВМ.

Развитие ИТ в 1990—2000-е гг.: Intel представляет новый процессор — 32-разрядный 80486SX, скорость которого составляет 27 млн операций в секунду (1990 г.); Apple создает первый монохромный ручной сканер (1991 г); NECвыпускает первый привод CD-ROM с удвоенной скоростью (1992 г); М. Андриссен представил публике свой но-вый веб-браузер, получивший название Mosaic Netscape (1994 г); к 1995 г. программное обеспечение, выпускаемое фирмой Microsoft, использовали 85 % персональных компьютеров. ОС Windows совершенствуется год от года, обладая уже и средствами дос-тупа в глобальную сеть Интернет;

На современном этапе развиваются инструментальные среды и системы визуального программирования для создания программ на языках высокого уровня: TurboPascal, Delphi, Visual Bask, С++Builder и др. Поэтому находит применение массовая распределенная обра-ботка данных. Уникальные возможности дает Internet, потенциально позволяя создать самый большой параллельный компьютер, чтобы эффективно использовать имеющийся потенциал сети. Его также можно рассматривать, как метакомпьютер — са-мый большой параллельный компьютер, состоящий из множества компьютеров.