В этой главе мы дадим определение компьютера, расскажем об эволюции компьютеров "по Дарвину" вплоть до высшей ступени их развития. А кроме того, вы узнаете, как компьютеры служат людям.

Для множества людей на Земле рабочий день начинается со звонка будильника. Умывшись и позавтракав, они садятся в машину, автобус или метро и едут на работу, где первым делом включают настольную лампу, а часто и персональный компьютер.

Будильник, автомашина, настольная лампа... Как вы думаете, имеют ли что-нибудь общее столь разные предметы? На первый взгляд кажется, что нет. Однако это не так. Все они облегчают нашу жизнь. Будильник нужен для того, чтобы не вскакивать среди ночи, боясь проспать. Автомобиль быстро и с комфортом доставляет нас с места на место. Настольная лампа дает возможность работать и ранним утром, и вечером, и в сумерках.

Присмотритесь к окружающим вас вещам - и вы убедитесь, что все они сделаны с определенной целью. А зачем нужен компьютер? "Чтобы на нем играть", -  возможно, ответите вы.

Не спешите с таким ответом. Вспомните, что компьютеры можно встретить теперь везде: в банках, поликлиниках, билетных кассах. И число их растет. Значит, компьютеры выполняют какую-то работу, с которой не может справиться или плохо справляется человек. Вот об этом мы с вами и поговорим. Итак, начнем...
 

Вещи, которые окружают человека дома или на работе, "развиваются" вместе с ним. Свеча пришла на смену лучине, а настольная лампа, в свою очередь, заменила свечу. У компьютеров тоже долгая история.

Происхождение компьютеров чем-то напоминает происхождение человека от обезьяны, как это представляет учение Дарвина. Теми "обезьянами", от которых произошел компьютер, по-видимому, являются абаки - специальные доски для вычислений, похожие на счеты. Абаки появились в Греции и Египте в V веке до нашей эры. Эти устройства были прародителями конторских счетов (их наверняка помнят ваши родители). До появления калькуляторов счеты были незаменимыми помощниками человека в магазинах и разных конторах. А придумали счеты тогда, когда возникла необходимость правильно и быстро считать товары и деньги.

На смену счетам пришли арифмометры (механические устройства на зубчатых передачах) - своеобразные "питекантропы" в истории компьютеров. В 1642 г. французский философ, физик и математик Блез Паскаль изобрел суммирующую машину, а чуть позднее, в 1677 г., великий немецкий математик и философ Годфрид Лейбниц сконструировал первый арифмометр. Это устройство позволяло производить четыре главных арифметических действия. Арифмометры, усовершенствованные в конце 70-х годов прошлого столетия петербургским изобретателем В.Т.Однером, верно служили человеку до конца 60-х - начала 70-х годов нашего столетия.

Людей, которые работали с арифмометрами в бухгалтериях и других учреждениях, называли счетчиками, вычислителями, или счетоводами. При вычислениях они выполняли заранее составленный ряд действий, или, как говорят, операций. Такую цепочку операций, выстроенных в строго определенном порядке, в дальнейшем стали называть программой. Программы расчетов на арифмометрах хранились либо в памяти людей, либо на бумаге.

По современным меркам, вычисления при помощи арифмометров производились очень медленно, причем единственная ошибка сводила на нет результаты многодневного труда.

Идея заменить человека механическим устройством, которое не сбивается и не ошибается, родилась более столетия назад. В 1833 г. английский ученый Чарльз Бэббидж разработал проект аналитической машины - гигантского арифмометра. Она должна была производить вычисления по программам, записанным на перфокартах - картонных листах с множеством дырочек. Результаты вычислений и промежуточные данные предполагалось помещать в специальный "склад" (в настоящее время его называют памятью вычислительной машины). К сожалению, полностью осуществить свой замысел Бэббиджу не удалось - техника в то время была развита недостаточно.

Следующая ступень в развитии вычислительных машин соответствует той стадии в эволюции человека, когда появился неандерталец. В 1943 г. в США при работе над "Манхэттенским проектом" по созданию ядерного оружия было изобретено устройство, которое отдаленно напоминало современный компьютер. "Манхэттенский проект" требовал сложнейших расчетов, и их оказалось невозможным выполнить вручную, на арифмометрах. На основе идей Бэббиджа была построена первая электронно-вычислительная машина (сокращенно ЭВМ) Mark-1. Основными ее элементами стали электронно-механические реле. В дальнейшем замена реле на электронные лампы привела к появлению супер-ЭВМ" ENIAC, работавшей в тысячу раз быстрее, чем Mark-1.

Вычислительные машины на электронных лампах потребляли непомерно много электроэнергии. Они были громоздкими и занимали несколько больших комнат. Но вот на смену ламповым "монстрам" пришли ЭВМ на транзисторах. Они стали настоящими "кроманьонцами" компьютерного мира, и их уже по праву можно назвать современным словом "компьютер".
 

Человекообразная обезьяна, хотя и считается предком человека, - все же не человек. Так же и про счеты или арифмометр нельзя сказать, что это компьютер. Тогда что же такое компьютер? Английское слово "computer" означает "вычислитель". Перевод достаточно точный, но не раскрывает сути предмета, поэтому обратимся к самому компьютеру.

Основные принципы его устройства были сформулированы в 1945 г. известным американским математиком Джоном фон Нейманом на основе опыта работы с машиной ENIAC. Они до сих пор служат основой для разработки компьютеров. Давайте рассмотрим, из каких частей должен состоять компьютер.

При решении любой задачи в вычислительную машину сначала нужно ввести программу и числовые данные для нее. Эту часть работы выполняет устройство ввода. Вводимые данные и программы записываются в память машины. Каждая задача решается путем последовательного выполнения компьютером арифметических или логических операций, задаваемых программой. Сами операции выполняются главным устройством компьютера - процессором. Результаты решения задачи поступают на устройство вывода, и вы видите их на экране или получаете распечатанными на бумаге. Согласовывает работу всех частей компьютера специальное управляющее устройство.

Предложенная фон Нейманом структура компьютера оказалась исключительно удачной. До настоящего времени она существенно не изменилась и, вероятно, не изменится в будущем.
 

Первое время компьютеры использовались только в научных институтах, конструкторских бюро и крупных фирмах. Работать на них было сложно. Обслуживали электронно-вычислительные машины специально подготовленные люди - операторы. Компьютеры были почти полностью изолированы от всех прочих заинтересованных людей - пользователей. Последние могли лишь передать операторам свои задачи, оформленные в виде программ на специальном языке и записанные на магнитной ленте или огромном количестве перфокарт. Лишь через некоторое время (обычно на следующий день, а иногда и через неделю!) пользователи забирали у операторов результаты вычислений.

Даже не слишком сложные расчеты требовали нескольких месяцев труда: сначала нужно было написать программу, затем добиться ее правильной работы...

Все изменилось после того, как появились специальные программы, облегчающие "разговор" с компьютером. Они получили название операционных систем. Благодаря их развитию общение с компьютером стало доступно практически любому человеку.

Техника совершенствовалась, и одновременно с созданием операционных систем удалось значительно уменьшить размеры компьютера. Сначала он занимал несколько комнат. Затем одну. Потом - несколько шкафов ... один шкаф. Наконец, в 1975 г. появился первый персональный компьютер, которому хватило места на столе. Сейчас существуют модели компьютеров размером даже с небольшой портфель! Такой портфельчик можно взять с собой куда угодно.

Словосочетание "персональный компьютер" состоит из двух частей. Второе слово - это синоним вычислительной машины. А что означает персональный"? Только то, что такой компьютер предназначен для личного пользования. Это бытовой электронный прибор, такой же, как хорошо знакомые вам телевизор, радиоприемник или, скажем, магнитофон. И освоить современный персональный компьютер не сложнее, чем научиться пользоваться музыкальным центром. А последнее доступно даже двоечникам и троечникам.
 

Хотя принципиальное устройство компьютера и не претерпело изменений за последние 50 лет, теперь он выглядит иначе, и возможности у него совсем другие. Настоящей революцией в компьютерном мире стало появление в конце 70-х годов персональных компьютеров фирмы IBM (читается "ай-би-эм"). До этого времени главной задачей компьютеров были расчеты и вычисления, а использовали компьютер, в основном, ученые и конструкторы. Но как только персональные компьютеры стали производить в больших количествах, они превратились в рабочий инструмент рядовых служащих - бухгалтеров, секретарей, кассиров, работников справочных бюро и так далее. Компьютеры используются для создания, хранения, обработки и преобразования информации.

Вычисления и обработку информации можно назвать служебными обязанностями персонального компьютера. Когда же компьютер приходит к вам в дом, то оказывается, что он еще и замечательный товарищ в разнообразных играх! Кроме того, он дает вам возможность рисовать картинки, создавать мультфильмы и сочинять к ним музыку. Компьютер поможет написать письмо или книгу, красиво их оформить и напечатать. Наконец, экран компьютера легко сделать настоящим окном в мир, которое раскрывается благодаря сети Internet (Интернет), связывающей миллионы компьютеров на всех континентах. Обо всех этих и некоторых других способностях компьютера вы и узнаете из следующих глав.

В конце каждой главы даны вопросы - одни простые, а другие посложнее. Последние отмечены звездочками. Чем больше звездочек, тем сложнее вопрос. Ответы на большую часть из них вы найдете в конце книги, но лучше попытаться ответить на вопросы самостоятельно.

Вопросы

1.** Ваш сосед по парте после урока информатики сделал справедливый вывод о том, что любой человек устроен, как компьютер. Как вы думаете, что является подобием устройств ввода и вывода информации у человека?

2.** Человек может думать благодаря тому, что у него есть мозг. По определению фон Неймана, компьютер имеет пять основных устройств. Какие из них нужны компьютеру, чтобы "думать"?

Глава 2    Оглавление