Читаем Архитекторы компьютерного мира онлайн бесплатно

Сорок лет назад для обозначения новой научной дисциплины французом Филиппом Дрейфусом был введен термин «информатика». Независимо от него, год спустя этот термин был предложен Ф. Е. Темниковым в России. Синонимичный термин — «computer science» в эти же годы в США ввел Джордж Форсайт.

С тех пор новая научная дисциплина начала бурно развиваться. В подавляющем большинстве школ и гимназий, лицеев и колледжей, институтах и университетах мира стали преподавать информатику. Причем, несмотря на большое множество вариантов дефиниций новой дисциплины, предложенных в различных публикациях за прошедшие десятилетия, в настоящее время ее рассматривают как научную дисциплину, включающую три составляющих: hardware, software и knowledgeware. А проще говоря, под информатикой понимают все то, что связано с созданием и использованием компьютеров, компьютерных систем и сетей, иными словами, компьютерный мир является основой информатики.

Возникает естественный вопрос, а кто те люди — ученые, инженеры и изобретатели, которые заложили краеугольный камень в основание этого мира, кто своими трудами и исследованиями успешно способствовал его развитию.

Работая над книгой по истории компьютеров, вышедшей в 1996 году, автор параллельно, по крупицам, стал собирать сведения из различных источников об этих людях — пионерах компьютерной науки и техники. В результате появилась предлагаемая читателю новая книга.

Источниками, из которых были почерпнуты сведения о многих персоналиях, послужили многочисленные публикации отечественной и зарубежной компьютерной периодики; книга Р. С. Гутера и Ю. Л. Полунова «От абака до компьютера» о некоторых предшественниках компьютерной эпохи; книга Роберта Слейтера «Portraits in Silicon», основанная на интервью со знаменитыми личностями компьютерной истории Америки; книга воспоминаний известного советского ученого, члена-корреспондента Национальной академии наук Украины Б. Н. Малиновского «История вычислительной техники в лицах», посвященная отечественным ученым; статьи автора из рубрики «История информатики в лицах», которую он вел на протяжении ряда лет в журнале «Информатика и образование»; статьи автора из рубрики «Языки программирования», которую он вел вместе с М. П. Малыхиной в 1988–1991 годах в периодическом издании «Вычислительная техника и ее применение».

Конечно, автор отдает себе отчет в том, что далеко не все ученые и изобретатели, имеющие отношение к затрагиваемой проблеме и заслуживающие в связи с этим внимание, включены в книгу, но хочется надеяться, что все главные действующие лица компьютерной истории нами здесь представлены и никто не забыт. В дальнейшем, если будет предоставлена возможность переиздания книги, автор учтет все отзывы, замечания и пожелания читателей.

Книга адресована учащимся и учителям школ, гимназий и лицеев, студентам и преподавателям колледжей, институтов, академий и университетов в качестве пособия и справочного руководства при изучении дисциплины «Информатика», а также всем тем, кто интересуется историей и эволюцией компьютерного мира.

Автор выражает свою признательность и благодарность О. Харченко, Е. Петровой, Г. Ворошиловой, В. Частиковой, М. Янаевой за помощь в подготовке рукописи книги к изданию.

Автор благодарит рецензентов за ряд ценных замечаний, которые способствовали улучшению книги.

Прослеживая последовательность событий компьютерной истории, условно можно выделить несколько значимых периодов ее развития, а именно: период, предшествующий компьютерной эпохе; период создания первых компьютеров, появления первых языков программирования, становления компьютерной индустрии; период расцвета компьютерной индустрии, появления компьютерных систем и сетей, персональных компьютеров, создания операционных систем и объектно-ориентированных языков программирования, создания новых компьютерных технологий.

В соответствии с этими периодами и их фрагментами настоящая книга разделена на пять глав.

Первая глава посвящена предшественникам и концептуалистам. Эпоха, предшествующая компьютерам, исторически начиналась с механизации вычислений. Создателями первых механических калькуляторов были Блез Паскаль, Вильгельм Шиккард и Готфрид Вильгельм Лейбниц, причем Лейбниц, по-видимому, был первым, кто выдвинул идею использования двоичной системы счисления в арифметических машинах. Придавая большое значение двоичной системе, Лейбниц был склонен рассматривать ее как универсальный логический язык, однако далее арифметизации логики он не пошел. Решающий вклад в алгебраизацию логики сделал английский ученый Джордж Буль. Одним из основных принципов построения компьютера является принцип программного управления, и впервые его выдвинул в своем проекте Аналитической машины Чарльз Бэббидж, которого часто называют «дедушкой» компьютера. После Бэббиджа значительный вклад в технику автоматизации обработки информации внес Герман Голлерит, основоположник счетно-перфорационной техники — непосредственной предшественницы релейных компьютеров. Работая над проблемой Гильберта («проблема разрешимости»), английский математик Алан Тьюринг в 1936 году создал умозрительную машину («машину Тьюринга»), явившуюся по своему логическому устройству прообразом цифровых компьютеров, которые появились только десять лет спустя. И наконец, Клод Шеннон, работая над своей диссертацией, пришел к выводу, что булева алгебра может с успехом использоваться для анализа и синтеза переключателей и реле в электрических схемах. Считается, что работы Тьюринга и Шеннона стали поворотным моментом в истории информатики и компьютерной техники.

Во второй главе повествуется об изобретателях компьютеров. Первым стоит имя немецкого изобретателя Конрада Цузе, создавшего первый программируемый компьютер. Джон Атанасов и Клиффорд Берри были признаны изобретателями электронного компьютера — по решению суда 1973 года, хотя в 1996 году весь компьютерный мир отмечал пятидесятилетие первого электронного компьютера ENIAC, созданного Джоном Маучли и Джоном Преспером Эккертом. Джон П. Эккерт был первым, кто выдвинул идею хранимой в памяти программы, которая считается наиболее важной идеей компьютерной архитектуры.

В этой главе повествуется о Говарде Айкене, ученом, который воплотил идеи и неосуществленные проекты Чарльза Бэббиджа, хотя с этими проектами он познакомился гораздо позднее; о знаменитом математике Джоне фон Неймане, описавшем основные элементы и логическую структуру компьютера; о двух английских ученых Морисе Уилксе и Томе Килбурне, создателях первых компьютеров с хранимой программой, а также о Джее Форрестере, впервые разработавшем память на ферритовых сердечниках и создавшем систему ПВО SAGE. И наконец, в данной главе рассказывается об отечественных ученых: Сергее Алексеевиче Лебедеве — основоположнике отечественной вычислительной техники, Исааке Семеновиче Бруке — родоначальнике отечественных малых вычислительных и управляющих машин и о Николае Петровиче Брусенцове — создателе первого в мире троичного компьютера.

Выдающимся конструкторам компьютеров и компьютерных систем посвящена третья глава. В ней рассказывается о таких личностях компьютерной истории, как Джин Амдал, Гордон Белл, Сеймур Крей, Тед Хофф, Стив Джобс и Стив Возняк, Адам Осборн и Клайв Синклер — архитекторах и конструкторах мэйнфреймов, миникомпьютеров, суперкомпьютеров, микропроцессоров, персональных и портативных компьютеров.

Отечественные конструкторы вычислительных машин, систем и комплексов представлены такими известными именами, как Башир Искандарович Рамеев, Михаил Александрович Карцев, Николай Яковлевич Матюхин, Виктор Михайлович Глушков, Георгий Павлович Лопато.

В четвертой главе повествуется о знаменитых программистах, создателях популярных языков программирования, разработчиках операционных систем, среди которых такие известные личности, как Грейс Хоппер и Джон Бэкус, Алексей Андреевич Ляпунов и Андрей Петрович Ершов, Джон Маккарти и Никлаус Вирт, Джон Кемени и Томас Курц, Кен Томпсон и Деннис Ричи, Гари Килдалл и Алан Кэй, Бьорн Страуструп и Линус Торвальдс, Сеймур Пейперт и Джеймс Гослинг, Эдсгер Дейкстра и Дональд Кнут и др.

Создателям компьютерных технологий посвящена заключительная, пятая глава книги. В ней рассказывается о выдающемся американском ученом Ванневаре Буше, первом отце гипертекста, и Теде Нельсоне, которого называют вторым отцом гипертекста; Дениэле Бриклине, создателе первой электронной таблицы, и Дуге Энгельбарте, изобретателе компьютерной мыши; Нолане Бушнелле, изобретателе компьютерных игр, и Джароне Ланье, которого считают отцом виртуальной реальности; патриархе искусственного интеллекта — Марвине Минском и Роберте Меткалфе, изобретателе Ethernet; изобретателе электронной почты Рэе Томлинсоне и Тиме Бернерс-Ли, создателе Всемирной паутины.

Подытоживая вышесказанное, хотелось бы подчеркнуть, что все темы глав, повествующие о пионерах и архитекторах компьютерного мира, в широком смысле находятся во взаимосвязи и что компьютерная история еще до конца не написана.

Блез Паскаль

19 июня 1623 года в Клермон-Ферране родился человек, который сконструировал первый механический калькулятор — это был первый шаг человечества к электронному цифровому компьютеру сегодняшнего дня. Имя этого человека — Блез Паскаль.

Сохранившиеся портреты позволяют представить внешний облик Блеза Паскаля: он хрупок и невысок ростом; вьющиеся волосы ниспадают на плечи; белый отложной воротник подчеркивает нездоровую бледность лица, черты которого скорее некрасивы, нежели привлекательны: покатый лоб, нос с горбинкой, пухлые губы… пожалуй, замечательны лишь темные, внимательные глаза…

Известный сегодня как один из наиболее выдающихся физиков и математиков своего времени — создавший теорию вероятностей, а также как один из самых больших мистических авторов в христианской литературе, Паскаль больше всего известен как создатель первого калькулятора.

Блез Паскаль — один из трех оставшихся в живых детей Этьенна Паскаля, второго президента суда помощников в Клермоне, и его жены, Антуанетты Бегон. Дедушка Блеза, Мартин Паскаль, был казначеем Франции. В возрасте одного года Блез серьезно заболел туберкулезом, который сопровождался некоторыми осложнениями. Надо сказать, что плохое здоровье осталось у него на всю жизнь.

Когда Блезу было четыре года, умерла его мать. Этьенн Паскаль все реже занимается работой и все больше уделяет внимания образованию своего сына. В 1631 году Этьенн передал свою работу коллеге, заложил большинство собственности в правительственные облигации и переехал в Париж с сыном и двумя дочерьми. Он непрерывно занимался с сыном, что постепенно привело Блеза к его потрясающим достижениям в физике и математике.

Свои гениальные способности Паскаль проявил рано, уже в 11 лет он проводил эксперименты по записи на бумагу звуков, вызванных касанием вибрирующих объектов. В то время как естественное любопытство ребенка тянуло его к предмету геометрии, неортодоксальные методы обучения его отца требовали изучения сначала латинского и греческого языков. Этьенн Паскаль старался спрятать все его учебники по математике и просил своих друзей не упоминать математику в присутствии его сына. Однако он оставил Блезу одну область математики — геометрию.

Занимаясь только этой областью, Блез стал выводить круги и линии и записывать наблюдения относительно их связей. Без помощи преподавателя молодой Блез обнаружил для себя базисные аксиомы геометрии. Все также без помощи преподавателя молодой Блез пошел далее и доказал 32-ю аксиому Евклида, которая гласит, что сумма углов треугольника равна двум прямым углам.

Когда Блезу исполнилось 16 лет, семейные обстоятельства изменились и послужили поводом к разработке Блезом механического калькулятора. В это же время он пишет трактат «Опыт о конических сечениях». Одна из теорем, приведенных в данном трактате, до сих пор остается в числе основных теорем проективной геометрии и так и называется — теорема Паскаля.

Правительственные облигации, в которые Этьенн Паскаль вложил свои сбережения, внезапно обесценились, и возникшие финансовые потери вынудили семейство уехать из Парижа.

В Руане, куда прибыло семейство, Этьенн Паскаль был назначен королевским специальным уполномоченным в Верхней Нормандии для налоговых сборов, которые требовали больших арифметических вычислений. В это время Блез готовился писать краткое изложение всех областей математики, но его отец постоянно требовал, чтобы сын помог ему в суммировании бесконечных столбцов чисел. Это создавало значительные проблемы молодому человеку и в то же время привело его к созданию концепции калькулятора.

В 19 лет, сформулировав свою концепцию, Блез Паскаль начинает разрабатывать различные модели калькулятора. И в 1645 году он изумил всю Европу своей усовершенствованной, рабочей моделью автоматического, механического калькулятора.

«Паскалина», или «Паскалево колесо», подобно механическим калькуляторам XX века, идентифицировала цифры в колесиках. Когда каждое колесико заканчивало свое вращение, оно в свою очередь сдвигало соседнее колесико на десятую часть вращения, таким образом, происходило суммирование каждой подсчитанной цифры. Одна из вершин блока представляла собой ряд окон, через которые можно было считывать результат.

«Паскалево колесо»