І
Дамеханічны перыяд
Вылічэнні бяруць свой пачатак ад таго часу, калі чалавек здагадаўся звярнуцца да прыроднага вылічальнага апарата - сваіх пальцаў.
Ад пальцавых вылічэнняў бярэ пачатак пяцярычная сістэма злічэння (адна рука), десяцічная ( дзве рукі), двацацерычная ( пальцы рук і ног).
Адным з відаў старажытнага інструментальнага лічэння з’яўляецца вылічэнне пры дапамозе бірак ( драўляных палачак з зарубкамі), у сярэднявеччы імі карысталіся дзеля ўліку і збора падаткаў.
Перуанцы выкарыстоўвалі дзля прадстаўлення лікаў і вылічэнняў вяроўкі с вузялкамі, якія яны называлі куіру. Такі ж спосаб лічэння прымянялі старажытныя індыйцы і кітайцы.
З развіццём гандлю пачала ўзрастаць неабходнасць у сродках вылічэння. Гэта прывяло да стварэння новых вылічальных інструментаў. Адным з іх быў абак.
Абак- гэта грэчаскае слова, якое перакладаецца як “вылічальная дошка”. Самая простая форма абака сапраўды уяўляла сабой дошку. На ёй вострай палачкай праводзіліся лініі і раскладаліся якія-небудзь прадметы, напрыклад: каменьчыкі альбо палачкі. У V ст. да н.э. абак атрымаў шырокае распаўсюджванне ў Грэцыі і Егіпце. У старадаўнім Рыме выкорыстоўваўся такі ж абак, як і у Грэцыі, а зрэдку прымяняліся і больш дасканалыя яго віды. Рымскі абак уяўляў сабой металічную дошку з дзевяццю жолабамі, уздоўж іх маглі перамяшчацца жэтоны, якія гралі ролю каменьчыкаў, што выкарыстоўваліся ў грэчаскім абаку.
У сярэднявечнай Еўропе атрымалі распаўсюджванне два тыпы абака. Адзін з іх апісаў у сваёй кнізе французскі вучоны манах Герберт. Другі тып абака пачаў выкарыстоўвацца з канца XVст. под назвай лічэнне на лініях.
Пачатак XVIIст. запомніўся новымі дасягненнямі інструментальнага лічэння, яны звязаны з імем шатланскага матэматыка Джона Непера (1550-1617). Важнейшым яго вынаходніцтвам з’яўляліся лагарыфмы, гэта дазволіла замяніць множанне і дзяленне складаннем і адыманнем.
Услед за вынаходніцтвам лагарыфма ажыццяўляюцца спробы механізаваць лагарыфмічныя вылічэнні. У 1617г. Непер апісвае лічэнне пры дапамозе палачак. Гэтыя палачкі, пад назвай палачкі Непара, як і сам метад хутка аірымалі шырокае распаўсюджванне ў Еўропе і былі некоторы час нават больш папулярнымі, чым лагарыфмы - галоўнае вынаходніцтва Непара.
Вынаходнікамі першых лагарыфмічных лінеек з’яўляюцца Уільям Отрэд і Рычард Дэламейн. Іх вынаходніцтва складалася з дзвюх частак: першая была зроблена з дзвюх лагарыфмічных шкал, адна з якіх магла рухацца адносна другой, нерухомай. Другая частка ўяўляла сабой кальцо, ўнутры якога на восі вярцелася кола. На ім (звонку) і на кальцы (знутры) былі нанесеныя згорнутыя у акружнасць лагарыфмічныя шкалы. Абодва інструменты дазвалялі ажыццяўляць вылічэнні без цыркуля. Гэта і былі першыя лагарыфмічныя лінейкі.
Механічныя вылічальныя машыны
З 1642г. пачынаецца гісторыя развіцця механічных вылічальных прылад. Менавіта у гэтым годзе французскі матэматык і фізік Блез Паскаль (1623-1662) вынайшоў прыбор для складання. Ім было створана дзесяцічнае лічыльнае кола і механізм аўтаматычнага пераноса адзінкі ў старэйшы разрад. Ідэя гэтага механізма выкарыстоўвалася значна пазней у настольных клавішных машынах з электрычным прывадам.
Першая вылічальная прылада, на якой можна было выконваць 4 арыфметычныя дзеянні, стварыў нямецкі матэматык і філосаф Готфрыд Вільгельм Лейбніц (1646-1716). Апісанне гэтай прылады адносіцца да 1670г.
Вынаходнікам першага арыфмометра з’яўляецца Томас. Праз некаторы час яго вынаходніцтва было удасканалена Бурхардтам (1884г.), Тэйнам (1903г.) і іншымі вучонымі.
З ліку ўдасканаленых вылічальных машын можна назваць машыны англійскага майстра Сэмюэла Морлэнда (1666г.), нямецкага прафесара матэматыкі і метэрэалогіі Герстэна (1722г.) і іншых. Асабліва можна выдзяліць вылічальную машыну партугальца Хакоба Радрыгіса Перейры. У канструкцыю машыны Перэйры былі ўведзены ідэі Паскаля.
Карэннае змяненне адбылося у XIXст., калі назіраўся рост прамысловасці і транспарта, усё гэта абумовіла стварэнне хуткадзейнічаючых і надзейных вылічальных машын. Патэніныя бюро, асабліва ў ЗША, былі літаральна завалены заяўкамі на такія вынаходніцтвы.
Аднак сапраўды ўдалая канструкцыя шматразраднай клавішнай суміруючай машыны была прапанавана толькі ў 1885г. 24-гадовым Доррам Фельтам, які назваў сваё вынаходніцтва камптаметрам. Гэта была першая машына, якая знайшла практычнае прымяненне ў ЗША. Яе перавага заключаецца ў сумяшчэнні аперацый ўстаноўкі і вылічэння, а таксама ў прыборы клавішнага прывада для лікаў. Да недахопаў вынаходніцтва неабходна аднесці адсутнасць друкуючага механізма і кантроля правільнасці ўвода сыходных лікаў.
З гэтымі недахопамі паспяхова справіўся Бэрроўз (1857-1898), які ў 1885г. стварыў першую друкуючую і суміруючу машыну. Спачатку яна друкавала лікі, якія ўводзіліся, суміравала іх і затым выдавала вынік. Пры наборы ліку, націснутыя клавішы западала, што давала магчымасць праверыць правільнасць набора. Для ажыццяўлення складання было неабходна павярнуць рычаг. Гэтыя машыны выпускаліся на працягу 60 гадоў, пачыная ад 1887г. Апошнія модэлі былі ўдасканалены: прывадны рычаг быў заменены на электраматор.
Механічны перыяд у развіцці вылічальных прылад працягваўся да 30-х гадоў XXст.
У 1930г. амерыканскі вучоны Буш вынайшоў дыферэнцыяльны аналізатар-першы ў свеце камп’ютэр.
Вялікі штуршок у развіцці вылічальнай тэхнікі дала другая сусветная вайна. Ваенным спатрэбіўся камп’ютэр, якім стаў “Марк-1”- першы ў свеце лічбавы камп’ютэр, які стварыў ў 1944г. прафесар Айкен. У ім выкарыстоўвалася спалучэнне электрычных сігналаў і механічных прывадаў. Памеры: 15X2,5m, 750000 дэталяў. Гэта машына магла перамнажаць два 23-х разрадныя лікі за 4 с.
У 1946г. групай інжынераў, па заказу ваеннага ведамства ЗША, быў створаны першы электронны камп’ютэр-“Эніяк”. Які мог выконваць 5000 аперацый складання і 300 аперацыймножання за секунду. Памеры: 30 м у даўжыню, аб’ём-85 м3, вага-30 тон. Выкарыстоўвалася 18000 эл.лямп.
Першая машына з захоўваемай праграмай –“Эдсак”- была створана ў 1949г., а ў 1951г. вынайшлі машыну “Юнівак”-першы серыйны камп’ютэр з захоўваемай праграмай. У гэтай машыне ўпершыню была выкарыстана магнітная стужка для запісу і захоўвання інфармацыі.
Аналагавыя вылічальныя машыны (АВМ)
У АВМ усе матэматычныя велічыні прадстаўляюцца як неперарыўныя значэнні якіх-небудзь велічынь. Галоўным чынам, у якасці машыннай пераменнай выступае напружанне электрычнга ланцуга. Яго змяненні працякаюць па тым жа законам, што і змяненні зададзеных функцый. У гэтых машынах выкарыстоўваецца метад матэматычнага мадэліравання ( ствараецца мадэль даследуемага аб’екта). Вынікі рашэння выводзяцца ў выглядзе залежнасцей электрычных напружанняў ў функцыі часу на экран асцыллографа, або фіксуецца вымярыцельнымі прыборамі. Асноўным назначэннем АВМ з’яўляецца рашэнне лінейных і дыферэнцыраваных ураўненняў.
Добрыя бакі АВМ:
1) высокая хуткасць рашэння задач, параўнальная са скорасцю праходжання электрычнага сігналу;
2) простая канструкцыя;
3) лёгкая падрыхтоўка задачы да рашэння;
4) нагляднасць даследчых працэсаў, магчымасць змянення параметраў даследуемых працэсаў падчас самаго даследвання.
Недахопы АВМ:
1) малая дакладнасць атрымліваемых вынікаў (да10%);
2) алгарытмічная абмежаванасць вырашаемых задач;
3) ручны ўвод задачы ў машыну;
4) вялікі аб’ём абсталявання, які расце пры павелічэнні складанасці задачы.
Электронныя вылічальныя машыны (ЭВМ)
У адрозненні ад папярэдніх машын у ЭВМ лікі прадстаўляюцца ў выглядзе паслядоўнасці лічбаў. У сучасных ЭВМ лікі прадстаўляюцца ў выглядзе кодаў дваічных эквівалентаў, г.зн. у выглядзе камбінацый 1 і 0. У ЭВМ ажыццяўляецца прынцып праграмнага кіравання. ЭВМ можна падзяліць на лічбавыя, электрыфіцыраваныя і лічыльна-аналітычныя (перфарацыённыя) вылічальныя машыны.
ЭВМ таксама можна раздзяліць на вялікія ЭВМ, міні-ЭВМ і мікра-ЭВМ. Яны адрозніваюцца сваёй архітэктурай, тэхнічнымі, эксплуатацыйнымі і габарытна-вагавымі характарыстыкамі.
Добрыя бакі ЭВМ:
1) высокая дакладнасць;
2) універсальнасць;
3) аўтаматычны ўвод інфармацыі, неабходны для рашэння задачы;
4) разнастайнасць задач, якія можна рашыць пры дапамозеЭВМ;
5) незалежнасць колькасці абсталявання ад складанасці задачы.
НедахопыЭВМ:
1) складанасць падрыхтоўкі задачы да рашэння (неабходнасць спецыяльных ведаў, метадаў рашэння задач і праграмавання);
2) недастаткрвая нагляднасць выканання працэсаў, складанасць змянення параметраў гэтых працэсаў;
3) складанасць структуры ЭВМ, эксплуатацыя і тэхнічнае абслугоўванне;
4) патрабаванне спецыяльнай апаратуры пры рабоце з элементамі рэальнай апаратуры.
Аналага-лічбавыя вылічальныя машыны (АЦВМ)
АЦВМ-гэта такія машыны, якія сумяшчаюць у сабе добрыя бакі АВМ і ЭВМ. Яны маюць такія характарыстыкі, як хуткае дзеянне, простасць праграмавання і ўніверсальнасць. Асноўнай аперацыяй з’яўляецца інтэгрырыванне, якое ажыццяўляецца пры дапамозе лічбавых інтэгратараў.
У АЦВМ лікі прадстаўляюцца як і ў ЭВМ (паслядоўнасцю лічбаў), а метад рашэння задач як у АВМ (метад мадэліравання).
Пакаленні ЭВМ
Можна выдзяліць 4 асноўныя пакаленні ЭВМ.
| Пакаленні ЭВМ | ||||
| Характарыстыкі | I | II | III | IV |
| Гады прымянення | 1946-1960 | 1960-1964 | 1964-1970 | 1970-1980 |
| Асноўны элемент | эл.лямпа | транзістар | ІС | ВІС |
| Колькасць ЭВМ у свеце (шт) | сотні | тысячы | дзесяткі тысяч | мілёны |
| Памеры | вялікія | значна меншыя | міні-ЭВМ | мікра-ЭВМ |
| Хуткасць дзеяння (ум.) | 1 | 10 | 1000 | 10000 |
| Носьбіт інфармацыі | перфакарта | магнітная стужка | дыск | гнуткі дыск |
Пакаленні: