Введение
Для автоматизации процессов обработки информационных данных, оптимальным считается использование вычислительной техники. Вычислительной техникой является совокупность оборудования, которая предназначена для автоматизированной обработки информационных данных. Под вычислительной системой понимается совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или электронных вычислительных машин (ЭВМ), периферийного оборудования и программного обеспечения, которая предназначена для сбора, хранения, обработки и передачи информации. Главным устройством практически любой вычислительной системы является безусловно ЭВМ.
Электронной вычислительной машиной или компьютером является набор технического оборудования, предназначенного для обработки информации при решении различных задач в автоматическом режиме.
Ручные устройства для вычислений
Вся история развития вычислительной техники напрямую связана с устремлением человека применять автоматизированные устройства при больших вычислительных операциях. Даже реализация несложных арифметических процедур с числами, имеющими большое количество разрядов, способна вызывать затруднения у человеческого мозга. Поэтому ещё в древности человек изобрёл вычислительное устройство, именуемое абак. Абак представлял собой счётную доску, которая была несложным устройством, предназначенным для счёта, применявшимся для реализации арифметических действий примерно с начала четвёртого века до нашей эры в Древнем Риме и Древней Греции. А в европейских государствах абак применялся даже в восемнадцатом век нашей эры. В России ещё в шестнадцатом, семнадцатом веках существовало устройство, аналогичное абаку, которое называлось русскими счётами.
Механические устройства для вычислений
Попытки механизации вычислительных процедур предпринимались ещё в семнадцатом веке. Вначале для создания механических вычислительных устройств использовались механизмы, которые были аналогами по принципу действия обычным часам. Учёным из Германии Вильгельмом Шиккардом в начале семнадцатого века впервые был изобретён механизм под названием суммирующие часы, который предназначался для выполнения операций суммирования и вычитания шестнадцатиразрядных чисел в десятичном формате. Хотя достоверно неизвестно что этот учёный воплотил своё изобретение в жизнь, тем не менее в шестидесятом году прошлого века специалисты сумели собрать это устройство по имеющемуся описанию и оно даже работало.
В 1642-ом году французский специалист Блез Паскаль создал первый в мировой истории механический цифровой вычислитель Паскалин, базой которого стали зубчатые колёса. Данный механизм был способен осуществлять суммирование и вычитание пятиразрядных десятичных чисел, а его модернизированный вариант уже мог оперировать с восьмиразрядными десятичными числами.
В 1673-ем году немецкий специалист Готфрид Вильгельм Лейбниц создал механический калькулятор, позволяющий в двоичной системе счисления выполнять операции сложения, вычитания, умножения и деления. Причём умножение и деление выполнялось путём поочерёдного многократного осуществления сложения и вычитания. Однако при этом широкое применение вычислительных устройств пошло лишь с 1820-го года, когда французский учёный Чарльз Калмар создал устройство, которое было способно осуществлять все базовые арифметические действия. Данная конструкция стала именоваться арифмометром, и у неё была такая удивительная универсальность, что её использовали очень долго, почти до шестидесятых годов прошлого века.
Автоматизированные вычисления
Идеи по автоматизации вычислительных операций были навеяны часовой промышленностью. Старинные часы на монастырской башне выполнены таким образом, что в некоторое, заданное часовым мастером время, они приводили в действие механизм колокольной системы. К началу девятнадцатого века английский учёный Чарльз Беббидж создал проект аналитической машины, которая имела внешний вид, схожий с формами сегодняшних компьютеров. Она являлась огромным арифмометром, который работал под управлением специальной программы, и был оснащён устройством памяти и арифметическим устройством. Аналитическая машина, подобно современным компьютерам, имела устройство ввода, блок управления, запоминающее устройство и блок вывода результатов вычислений. Помощницей у Чарльза Беббиджа практически во всех его разработках выступала леди Ада Лавлейс (имевшая в девичестве фамилию Байрон). Она стала первым программистом (первой программисткой), первой вычислительной машины и сформировала основу нынешнего программирования для вычислительного оборудования с программным управлением. Помимо этого, она выдвинула целый ряд передовых идей и ею была сформулирована совокупность определений и терминологии, сохранившихся и до сегодняшних дней. Она предвидела создание в будущем, то есть уже в наше время, компьютерных устройств в виде универсальных модулей, которые предназначены как для реализации вычислений, так и для обработки графики и звуковых файлов.
Отличительной особенностью Аналитической машины был тот факт, что в ней впервые использовалась методика разделения информации на выполняемый командный набор и собственно данные. Информационными носителями при вводе и выводе данных Бэббидж предполагал использовать перфорированные листы (перфокарты) из твёрдой бумаги с информацией, записываемой на них, в виде набора отверстий.
В дальнейшем научно-технический прогресс позволил в 1944 году сконструировать первую вычислительную машину, основой которой стали электромеханическое релейное оборудование. Называлась эта машина «Марк один» и размерами была примерно в половину футбольного поля.
Релейные схемы обладали малым быстродействием и уже в 1946-ом году был создана первая, по-настоящему электронная, вычислительная машина на базе вакуумных ламп ЭНИАК.
