Czym jest informatyka



Pobieranie 32.94 Kb.
Data07.05.2016
Rozmiar32.94 Kb.
Czym jest informatyka
Informatyka jest najczęściej kojarzona z komputerami, programowaniem oraz algorytmami, a w ostatnich latach również z całą sferę działalności związanej z mikrokomputerami, zwanymi także komputerami osobistymi.

Jako najbardziej zwięzłe określenie tego, czym jest informatyka, podaje się, iż jest to dziedzina wiedzy (ang. computer science) i działalności zajmująca się gromadzeniem, przetwarzaniem i wykorzystywaniem informacji (czyli różnego rodzaju danych o otaczającej nas rzeczywistości), a ta obróbka informacji odbywa się za pomocą komputerów.

Chociaż główny nacisk w tej definicji jest położony na informację i na różne jej aspekty, to jednak wprost lub pośrednio możemy odnaleźć w niej także wymienione na początku pojęcia: komputery - gdyż są to urządzenia do obróbki informacji, programowanie - gdyż jest narzędziem umożliwiającym i usprawniającym komunikowanie się użytkownika z komputerem, algorytmy - gdyż są tymi przepisami, według których przekształcamy informacje, by osiągnąć zamierzony cel. Każde z wymienionych pojęć może z kolei posłużyć do podania innej definicji informatyki.

I tak, wiele osób za najważniejsze obiekty zainteresowań w informatyce uważa komputery wraz z całą gamą zagadnień związanych z ich projektowaniem, konstruowaniem i wykorzystywaniem. Jest to zbyt jednostronne, techniczne spojrzenie na informatykę.

Najczęściej informatyka bywa utożsamiana z programowaniem komputerów, a pośrednio także z językami programowania. Łącząc wszystkie w/w definicje możemy pokusić się o całościowe i obowiązujące sformułowanie definicji informatyki i komputerów.


INFORMATYKA jest dziedziną naukowo-techniczną zajmującą się zagadnieniami pobierania, przechowywania, przesyłania, przetwarzania i interpretowania informacji.

Zajmuje się także budową komputera oraz procesami w nim zachodzącymi, obsługą i wykorzystaniem istniejącego, a także tworzeniem nowego oprogramowania.


Zalew komputerów, który obserwujemy wokół nas, jest jedną z oznak rewolucji mikrokomputerowej. Komputery nie pojawiły się jednak nagle i niespodziewanie, a pojęcia i wiedza składające się na informatykę były gromadzone przez długie lata wraz z rozwojem innych nauk i różnej działalności człowieka.

Informatyka jako samodzielna dziedzina nauki jest dziedziną bardzo młodą. Jest jednak mocno związana z matematyką z której czerpie swe podstawy. śledząc rozwój komputerów należy stwierdzić, że większość wynalazców to wybitni matematycy, których założenia teoretyczne były wykorzystywane do skonstruowania maszyn liczących.

Temat historii informatyki jest bardzo szeroki, dlatego trudno jest omówić wszystkie jego aspekty. Przedstawiając rozwój informatyki, a ściślej przebieg powstawania komputera, skupię się przede wszystkim na tych faktach i ludziach, którzy w ich tworzeniu odegrali rolę największą.




Pierwowzory „maszyn liczących" można znaleźć w bardzo odległej przeszłości.

W wykopaliskach między Mezopotamią i Indiami odnaleziono ślady stosowanych już w X wieku p.n.e. systematycznych metod znajdowania wyniku najprostszych operacji za pomocą specjalnie przygotowanych i poukładanych kamieni.

Początkowo kamienie układano w rzędach na piasku tworząc w ten sposób plansze obliczeniowe, które nazywamy abakami (lub abakusami). Później zaczęto nawlekać kamienie na pręty, tworząc liczydła, czyli kompletne i przenośne przyrządy do obliczeń. W obu przypadkach, abakusa i liczydła, stan obliczeń określało rozmieszczenie elementów ruchomych (czyli kamieni) na piasku lub na prętach.

Liczydła przeżywały swój renesans w wiekach średnich. Wtedy na przykład ukształtował się japoński soroban w swej obecnej postaci.






Cztery guziki na dole w każdym rzędzie służą do odkładania kolejnych jedności l, 2, 3 i 4 przez przesuwanie ich w kierunku środka. Przejście od 4 do 5 polega na cofnięciu czterech jedności na pozycje początkowe i przesunięcie górnego guzika do środka.

Soroban jest jeszcze dzisiaj dość powszechnie stosowanym liczydłem w Japonii. Jego obsługi, w tym wykonywania na nim czterech podstawowych działań arytmetycznych, nadal uczą się japońskie dzieci w szkole podstawowej. Nierzadko można także spotkać urzędników (np. na poczcie) lub sprzedawców w małych sklepikach, którzy obliczają należności korzystając z pomocy sorobanu. Soroban -jak każde liczydło - ma wady, które zostały naprawione częściowo w kalkulatorze, a ostatecznie dopiero w komputerach. Służy on bowiem tylko do odnotowania bieżących wyników obliczeń, gdyż nie ma w nim miejsca ani na pamiętanie wyników pośrednich, ani na pamiętanie kolejno wykonywanych działań.





Soroban dla niewidomych




Soroban podwójny


Soroban ozdobny

Soroban na torbie na zakupy



Soroban włoski



Soroban rosyjski



Wiek XVII i XVIII przyniósł dosyć ciekawe, żeby nie powiedzieć rewolucyjne rozwiązania, mające wpływ na rozwój myśli matematycznej, a co za tym idzie i technicznej.

Na początku XVII wieku John Neper (1550-1617) opublikował najpierw swoje dzieło o logarytmach a następnie przedstawił system wspomagający wykonywanie mnożenia, zwany pałeczkami Nepera.

Genialność tego systemu polegała na sprowadzeniu mnożenia do serii dodawań. Pomysł Nepera wykorzystało wielu konstruktorów urządzeń liczących, jemu współczesnych i żyjących po nim.

Za twórcę pierwszej w historii mechanicznej maszyny do liczenia jest uznawany Wilhelm Schickard (1592-1635), który przez długie lata był zupełnie zapomniany.

Schickard projekt swojej czterodziałaniowej maszyny, wykorzystującej udoskonalone pałeczki Nepera w postaci walców, opisał w liście do innego sławnego matematyka i astronoma - Keplera. Miała ona pomóc Keplerowi w jego astronomicznych (dosłownie i w przenośni) rachunkach.

Niestety jedyny zbudowany egzemplarz maszyny spłonął w niewyjaśnionych okolicznościach, a dzisiejsze jej repliki zostały odtworzone dopiero niedawno na podstawie opisu z listu do Keplera.



W XVII wieku żyli i tworzyli dwaj wielcy matematycy Gottfried Wilhelm Leibniz(1646-1716) i Blaise Pascal (1623-1662).

Leibniz jest uznawany za jednego z twórców rachunku różniczkowego i całkowego, a osiągnięcia Pascala można znaleźć w bardzo wielu działach nauk ścisłych. Jednak zainteresowania teoretyczne nie przeszkodziły tym światłym umysłom zająć się także praktycznymi obliczeniami i dzisiaj obaj s± znani również ze zbudowanych przez siebie maszyn liczących.


Blaise Pascal

Gottfried Wilhelm Leibniz



Pascal zainteresował się zbudowaniem maszyny liczącej z myślą o dopomożeniu swojemu ojcu, który był poborcą podatkowym. Wyprodukowano około 50 egzemplarzy Pascaliny - maszyny według pomysłu Pascala




Kilka egzemplarzy istnieje w muzeach do dzisiaj; część z nich była przeznaczona do obliczeń w różnych systemach monetarnych, a część - dla różnych miar odległości i powierzchni (z przeznaczeniem dla geodetów). Pascal, który zbudował maszynę wykonującą tylko dwa działania (dodawanie i odejmowanie) przez ponad trzysta lat uchodził niesłusznie za wynalazcę pierwszej mechanicznej maszyny do liczenia (wynalazcą pierwszej maszyny liczącej był Schickard).

Schickard i Pascal wprowadzili w swoich maszynach mechanizm do przenoszenia cyfr przy dodawaniu i odejmowaniu. Obie maszyny miały także pewne możliwości zapamiętywania niektórych wyników pośrednich.


L
eibniz odkrył na nowo pochodzący ze starożytnych Chin system dwójkowy (zwany także binarnym) do zapisu liczb. Przypisuje się jemu także zbudowanie pierwszej mechanicznej maszyny mnożącej. Chociaż w tym czasie istniała już Pascalina i Leibniz miał możność zapoznania się z niż w Paryżu, projekt swojej "żywej ławy do liczenia" opisał przed pierwszą wizytę w Paryżu. W maszynie tej wprowadził wiele części, które zostały użyte w późniejszych maszynach biurowych.


Maszyny Schickarda, Pascala i Leibniza wymagały od użytkownika manualnej pomocy w wielu czynnościach związanych z kolejnymi krokami obliczeń. Za pomocą tych maszyn nie było jeszcze można w pełni automatycznie i w całości wykonać prostego działania na dwóch liczbach.



Za najwybitniejszego twórcę maszyn liczących, żyjącego przed erą elektroniczną, uważa się Anglika Charlesa Babbage'a. Około 1820 r. spotkał on francuskiego barona de Prony, z którego pomocą dla sporządzenia tablic logarytmicznych i trygonometrycznych utworzył specjalną "manufakturę logarytmów" i wzorując się na ideach szkockiego ekonomisty Adama Smitha zastosował podział pracy. W tym celu wynajął 6 wybitnych matematyków do opracowywania formuł obliczeń, 8 przeszkolonych matematyków do przygotowywania poszczególnych etapów obliczeń i 60 rachmistrzów. Ci ostatni mieli jedynie dodawać i odejmować. Dzięki temu praca, która zajęłaby całe jedno życie, została ukończona w kilka lat. Babbage posunął się dalej i postanowił zbudować maszynę liczącą, która mogłaby wyręczyć człowieka i automatycznie wykonywać powtarzające się działania. Swoją pierwszą maszynę nazwał maszyną różnicową, gdyż wykonywała obliczenia metodą różnicową.



Babbage konstruował swoją pierwszą maszynę przez ponad 10 lat. Trapiony jednak wieloma kłopotami rodzinnymi i finansowymi oraz nie mogąc do końca porozumieć się ze swoim głównym wykonawcą-konstruktorem Clementem, zaprzestał dalszych prac nad maszyną różnicową w 1842 roku. Zmontowaną część maszyny (podobno nadal sprawną!) można oglądać w Muzeum Nauk w Londynie. Należy dodać, że w odróżnieniu od maszyn Leibniza i Pascala, po ręcznym ustawieniu początkowego stanu, dalsze działania maszyny różnicowej nie wymagają już żadnej ingerencji użytkownika poza kręceniem korbą.

Ale Babbage nie poprzestał na próbie skonstruowania maszyny różnicowej. Marzył o maszynie, która mogłaby rozwiązywać bardziej złożone zadania. Tak narodził się jeszcze w trakcie prac nad maszyną różnicową pomysł zbudowania maszyny analitycznej, który nie został nigdy zrealizowany. Było to przedsięwzięcie czysto abstrakcyjne. Przewidywane przeszkody techniczne i trudności finansowe nie pozwoliły nawet na rozpoczęcie prac konstrukcyjnych.

W projekcie Babbage zawarł jednak wiele pomysłów zrealizowanych dopiero we współczesnych komputerach. Między innymi rozdzielił pamięć (zwaną magazynem) od jednostki liczącej (młyna), czyli miejsce przechowywania danych od jednostki wykonującej na nich działania. Obie te części maszyny analitycznej miały być sterowane za pomocą dodatkowego urządzenia kontrolnego, które otrzymywało polecenia na kartach perforowanych. Można więc uznać maszynę analityczną Babbage'a za pierwszy pomysł kalkulatora sterowanego programem zewnętrznym.


Opis działania maszyny analitycznej trafił w ręce Ady (jej pełne nazwisko: Ada Augusta hrabina Lovelace), córki Byrona, znanej w owych czasach z błyskotliwego umysłu. Urzeczona doskonałością projektu uważała, że "... ma-szyna analityczna tkać będzie wzory algebraiczne, tak jak krosna Jacquarda (patrz poniżej) tkają liście i kwiaty ...". Nie czekając na skonstruowanie maszyny (czego jak wiemy i tak by się nie doczekała), Ada zajęła się sporządzaniem opisów jej używania do rozwiązywania konkretnych zadań obliczeniowych. Opisy te nazwalibyśmy dzisiaj programami, dlatego uważa się j± za pierwszą programistkę komputerów. Dla uczczenia zasług Ady na tym polu nazwano jej imieniem jeden z najbardziej uniwersalnych języków programowania.

Karty perforowane udoskonalił i rozpowszechnił francuski konstruktor Joseph Jacquard, który w 1805 roku zbudował programowalne krosno tkackie. Wzór tkaniny był określony za pomocą specjalnych kart z otworami wyciętymi w różnych miejscach. Mechaniczny czytnik w maszynie wykrywał rozmieszczenie otworów i sterował wyborem nici.

Koniec XIX wieku był początkiem rozwoju urządzeń mechanograficznych, których głównym przeznaczeniem było usprawnienie rachunków statystycznych, księgowych i biurowych. Zaczęło się w Stanach Zjednoczonych od Hermana Holleritha, który postanowił zautomatyzować prace statystyczne związane ze spisem ludności przeprowadzanym wtedy w Stanach co dziesięć lat. Hollerith sięgnął po elektryczność, jako źródło impulsów i energii, rozwinął postać karty perforowanej, na której zapisywano dane i zbudował elektryczny czytnik-sorter kart. Olbrzymim sukcesem Holleritha okazał się spis w 1890 roku, którego wyniki zostały całkowicie opracowane za pomocą jego urządzeń na podstawie danych zebranych na jego kartach. W następnych latach Hollerith dostarczał lub wypożyczał swoje urządzenia do przeprowadzenia spisów w wielu krajach, w tym także w Europie, między innymi w Rosji.





Na przełomie XIX i XX wieku powstało wiele firm, które początkowo oferowały maszyny sterowane kartami perforowanymi i z latami zyskiwały na swojej potędze a wiele z nich przetrwało do dzisiaj, jak na przykład IBM, Buli, Remington-Rand, Burroughs, a także NCR (kasy) i Bell (telefony).

Udoskonalona i znormalizowana karta perforowana przez wiele dziesięcioleci była uniwersalnym nośnikiem informacji, a pierwsze maszyny mechaniczne do przetwarzania danych zapoczątkowały stale rosnący popyt na przetwarzanie informacji.

Pierwsze komputery zbudowano dopiero w naszym stuleciu, chociaż pomysły, jakie w nich zrealizowano, pojawiły się przynajmniej sto lat wcześniej, już za czasów Babbage'a. Zastosowane w komputerach środki techniczne pojawiły się bowiem dopiero w latach międzywojennych. Za największego inspiratora powstania komputera w jego obecnej postaci uważa się Johna von Neumanna. Ale zanim powiemy o jego dziele, oddajmy właściwe miejsce twórcom rzeczywiście najwcześniejszych konstrukcji, pretendujących do miana komputera. Pojawienie się większości z nich przyspieszyła II wojna światowa.


W 1941 roku Konrad Zuse ukończył w Niemczech prace nad maszyną Z3, która wykonywała obliczenia na liczbach binarnych zapisanych w reprezentacji, nazywanej dzisiaj zmiennopozycyjną sterowane programem zewnętrznym podawanym za pomocą perforowanej taśmy filmowej. Maszyna Z3 została całkowicie zniszczona w czasie bombardowania w 1945 roku. Następny model maszyny Zusego, Z4 przetrwał i działał do końca lat pięćdziesiątych. Maszyny Zusego były kalkulatorami przekaźnikowymi

Maszyna Z1 z 1936 roku



Maszyna Z3 z 1941 roku



W roku 1942 zespół specjalistów pod kierunkiem J.W. Mauchly'ego i J.P. Eckerta zaprojektował i zbudował maszynę ENIAC ( ang. Electronic Numerical In-tegrator And Computer).

Pierwsze obliczenia maszyna ta wykonała w listopadzie 1945 roku. Maszyna ENIAC jest uznawana powszechnie za pierwszy kalkulator elektroniczny, chociaż w 1976 roku okazało się, że wcześniej zaczęły pracować w Wielkiej Brytanii maszyny Coloss I i II. Maszyna ENIAC była monstrualną konstrukcję złożoną z 50 szaf o wysoko¶ci 3 metrów zawierających około 20 tysięcy lamp. Słabością tej maszyny było: użycie zwykłego systemu dziesiętnego do pamiętania liczb, brak rozdziału między funkcjami liczenia i pamiętania oraz bardzo uciążliwy sposób zewnętrznego programowania.






©absta.pl 2016
wyślij wiadomość

    Strona główna