Страницы истории науки и техники

Важное место в истории вычислительной техники занимает Герман Холлерит, который использовал для обработки результатов переписи населения США в 1890 г. созданную им машину и перфокарту как носитель информации. Интересно отметить, что подобные машины впервые использовались в России в 1897 г. для обработки результатов переписи населения.

С именем Холлерита связано также основание первой фирмы, специализирующейся на производстве перфокарт и счетно-перфорационных устройств. Впоследствии эта фирма была преобразована в фирму IВМ — ныне одну из крупнейших в мире по производству ЭВМ.

Несмотря на то что все, казалось бы, предпосылки для создания быстродействующих счетных машин были налицо, первые ЭВМ появились лишь в 40-х годах нашего столетия. Это объяснялось необходимостью создания как адекватного теоретического базиса, так и соответствующих технических систем, основанных на радиоэлектронике. В конце 30-х годов английский математик А. Тьюринг показал, что различные проблемы могут быть решены с помощью машин, если эти проблемы или задачи могут быть выражены посредством конечного числа операций. В 1940 г. американскому математику Норберту Винеру приходит мысль использовать в вычислительных машинах не десятичную систему счисления, а двоичную (в этом случае любое число можно записать с помощью только двух цифр — единицы и нуля, например 2 запишется как 10, а 9 — как 1001), так чтобы главная часть машины имела дело не с арифметическими, а с логическими операциями. С тех пор двоичная система счисления, позволяющая записать любое число посредством комбинации нулей и единиц, равно как и бинарная логика (разработанная Джорджем Булем еще в прошлом веке), оперирующая суждениями, которые могут быть разложены на последовательность вопросов, требующих ответа лишь в форме «да» или «нет» («да» можно обозначить единицей, а «нет» — нулем), стала играть ключевую роль в вычислительной технике.

В то же самое время, а именно к концу 30-х годов, относятся и первые попытки использовать в вычислительных машинах электронные элементы. Вопрос состоял в том, как моделировать логические элементы машины. Это можно было делать с помощью электромеханических реле, но в таком случае скорость счета машины оставалась невысокой — порядка сотен и тысяч миллисекунд на одну операцию. Такая скорость была характерна для первых вычислительных машин, построенных в 40-х годах. Использование электронных ламп для конструирования логических элементов позволило повысить быстродействие машин на три порядка. Первая ЭВМ, использующая триггеры (логические элементы) на электровакуумных триодах, ЭНИАК (сокращение от английского названия «электронный числовой интегратор и вычислитель»), была создана в Пенсильванском университете в 1945 г. под руководством Дж. Маучли. Несмотря на то что ее работа была основана на десятичной системе счисления, ее быстродействие казалось тогда фантастическим — 0,2 мс на операцию (сложения).

1946 год явился в значительной степени переломным для развития вычислительной техники. Известный американский математик и физик Джон фон Нейман выдвинул и обосновал перспективы создания новых ЭВМ, в них предполагался переход на двоичную систему счисления, а также ввод и хранение программы в памяти ЭВМ аналогично данным. Идеи Неймана и постройка под его руководством новой ЭВМ — ЭДВАК — оказали существенное влияние на дальнейшее развитие вычислительной техники. Заметим, что быстродействие новой машины в четыре с лишним раза превышало быстродействие ЭНИАКа.

Прогресс вычислительной техники в 1940–1950 гг. был обусловлен появлением целого ряда работ по численному анализу. Кроме того, весьма важной оказалась возможность выражения в математических терминах способности машины принимать оптимальные решения, которая следовала из книги фон Неймана и О. Моргенштарна «Теория игр и оптимальное поведение», вышедшей в 1944 г. Наконец, К. Шенноном и Н. Винером были развиты представления, послужившие основой современной теории связи. Винер пришел к выводу, что математический оператор можно рассматривать как часть механизма управления и что к нему, в свою очередь, приложимы такие понятия, как обратная связь и стабильность, которые были введены для описания механических систем и электрических цепей. Идеи Винера, изложенные в его знаменитой книге «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине», появившейся в 1948 г., оказались весьма продуктивными, и с их помощью удалось создать общую теорию информации и связи, применимую в самых различных областях — от физики до биологии и языкознания.

В развитии теории информации сыграли важную роль советские ученые А. Н. Колмогоров и А. Я. Хин-чин.

В СССР разработка первой отечественной ЭВМ с запоминаемой программой началась в 1947 г. в Киеве, в Институте электротехники АН УССР, под руководством академика С. А. Лебедева (1902–1974). Практическое использование этой машины, названной МЭСМ (малая электронная счетная машина), началось в 1951 г.