Этапы эволюции информационных технологий

НОЧУ  ВПО "Санкт-Петербургский институт управления и права"

Факультет управления

Кафедра государственного и  муниципального управления 

                                                        Реферат

по теме:  Этапы эволюции информационных технологий  
 
 
 
 

Выполнил:

                                                 Студентк: Николаев В.С.

                                                 Группа: 813 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2012 

Содержание

Введение

1. Общество и информация.
2. История эволюции информационных технологий.
2. Эволюция развития в период с XIV по XVII век
3. Эволюция развития в период с XVIII по XX век

Заключение

Списов литературы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

В процессе своего развития человечество в любой сфере  деятельности последовательно проходило  стадии от ручного кустарного труда  до высокотехнологичного промышленного  производства. В первую очередь усилия были направлены на облегчение физического  труда, а информационная сфера долгие годы была уделом умственного труда  человека и с каждым годом требовала  большего количества трудовых ресурсов. Появление ЭВМ и сетей передачи данных способствовало революционным  процессам в области информатизации и позволило перейти на промышленный уровень технологий и инструментальных средств.

На основе информационных технологий решается задача автоматизации  информационных процессов. Информация, как продукт информационных технологий, в значительной степени структурируется  и формируется в виде знаний. В  любой предметной области, а также  в обществе в целом, выделяется как  самостоятельный компонент, информационный ресурс, приобретающий материальный характер.

В истории человечества можно выделить несколько этапов, которые человеческое общество последовательно  проходило в своем развитии. Эти  этапы различаются основным способом обеспечения обществом своего существования  и видом ресурсов, использующимся человеком и играющим главную  роль при реализации данного способа. К таким этапам относятся: этапы  собирательства и охоты, аграрный и  индустриальный. В наше время наиболее развитые страны мира находятся на завершающей стадии индустриального  этапа развития общества. В них  осуществляется переход к следующему этапу, который назван "информационным". В данном обществе определяющая роль принадлежит информации. Инфраструктуру общества формируют способы и  средства сбора, обработки, хранения и  распределения информации. Информация становится стратегическим ресурсом.

Поэтому со второй половины ХХ века в цивилизованном мире основным, определяющим фактором социально-экономического развития общества становится переход от "экономики  вещей" к "экономике знаний", происходит существенное увеличение значения и роли информации в решении практически  всех задач мирового сообщества. Это  является убедительным доказательством  того, что научно-техническая революция  постепенно превращается в интеллектуально-информационную, информация становится не только предметом общения, но и прибыльным товаром, безусловным и эффективным современным средством организации и управления общественным производством, наукой, культурой, образованием и социально-экономическим развитием общества в целом.

Современные достижения информатики, вычислительной техники, оперативной полиграфии и телекоммуникации породили новый вид высокой технологии, а именно информационную технологию.

Результаты научных  и прикладных исследований в области  информатики, вычислительной техники  и связи создали прочную базу для возникновения новой отрасли  знания и производства - информационной индустрии. В мире успешно развивается  индустрия информационных услуг, компьютерного  производства и компьютеризация, как  технология автоматизированной обработки  информации; небывалого размаха и  качественного скачка достигла индустрия  и технология в области телекоммуникации - от простейшей линии связи до космической, охватывающей миллионы потребителей и  представляющей широкий спектр возможностей по транспортировке информации и  взаимосвязи ее потребителей.

Весь этот комплекс (потребитель с его задачами, информатика, все технические средства информационного  обеспечения, информационная технология и индустрия информационных услуг  и др.) составляет инфраструктуру и  информационное пространство для осуществления  информатизации общества.

Таким образом, информатизация это комплексный  процесс информационного обеспечения  социально-экономического развития общества на базе современных информационных технологий и соответствующих технических  средств.

И поэтому проблема информатизации общества стала приоритетной и значение ее в обществе постоянно  нарастает. 
 
 
 
 

1.Общество и информация. 

Отличительной чертой человеческого общества является то, что в течение длительного  времени основным предметом труда  оставались материальные объекты. Воздействуя  на них, человек добывал себе средства к существованию, и на протяжении многих веков решалась задача усиления мускульных возможностей человека с  помощью различных инструментов, агрегатов и машин. На это была направлена механизация производства, которую стали интенсивно внедрять в начале XX в. Развитие человеческого  общества практически на всех этапах проходило на основе технического прогресса. Это - и овладение огнем, и использование  паровых машин, и проникновение  в тайны атомной энергии, и  т.п. Повышению производительности труда способствовала автоматизация. В процессе формирования трудовых коллективов  возникла необходимость обмена знаниями. Первоначально знания передавали устно  из поколения в поколение; появление  письменности позволило по-новому показать накопленные знания - представить  их в виде информации. Предполагают, что между первыми инструментами  обработки материальных объектов и  средствами отображения информационных образов существовал временной  интервал около миллиона лет. Таким  образом, появление информации является естественным следствием развития человеческого  общества.

В настоящее  время информация - один из самых  дорогих видов ресурсов. Это проявляется  в тенденции стремительного перекачивания  трудовых ресурсов из сферы материального  производства в информационную. Например, в США в конце XIX в. свыше 95% трудоспособного  населения было занято физическим трудом и только менее 5% - работой по обработке  информации. Сегодня мы наблюдаем  картину соотношения трудовых ресурсов с точностью до наоборот. В 40-х  годах XX в. экстенсивный фактор как  средство преодоления разрыва между  потребностями и возможностями  обработки информации себя исчерпал. Это явилось толчком к созданию новых средств обработки информации - ЭВМ и переходу к интенсивному развитию информационной индустрии.

Создание информационного  общества - политическая, экономическая  и культурная цель большинства субъектов  экономики. Движение к этой цели стимулируется  национальными стратегическими  программами, программами развития и большим числом других инициатив. Ведутся тысячи международных, национальных, региональных и местных проектов.Формирование информационного общества является наиболее привлекательным и многообещающим направлением деятельности в сегодняшние бурные времена.

Концепция информационного  общества довольно абстрактна. Она  упоминается уже более 20 лет в  национальных программах, таких как  «инфодеревни» в Японии, и telematics во Франции. Различные субъекты мировой  экономики уже находятся на третьей  стадии развития информационного общества. Первые концепции были по своей сути футуристическими и ориентированными на технологии доставки информации. Затем  быстрое развитие информационных и  коммуникационных технологий коренным образом изменило различные виды бизнеса и услуг - появилось «общество  информационных технологий». Темы современных  дискуссий сосредоточены вокруг информационного содержания, сердца информационного общества. Теперь это  не только техническая или экономическая  проблема, но также культурный и  социальный вопрос, часть каждодневной жизни.

В процессе движения мирового сообщества к экономике, основанной на информации, телекоммуникации и  информационные технологии быстро изменяются. В развитии телекоммуникаций все  более полагаются на участие частных  лиц и конкуренцию. Обработка  информации играет все большую роль во всех секторах экономики как развитых, так и развивающихся стран. Разработаны  новые средства сжатия данных. Технологии оптоволоконной и беспроводной связи  постоянно совершенствуются. Стоимость  услуг связи падает так быстро, что в пределах последующих 20 лет  обмен информацией, возможно, станет практически бесплатной услугой. Переход  к технологиям цифровой связи  приводит к сближению служб передачи, распространения информации и других информационных служб и открывает  перспективы глобальных сетей, доступных  благодаря одному движению пальца. Для появляющихся экономических  систем эти изменения открывают  волнующие возможности. Новые технологии позволяют странам преодолевать различные препятствия на пути к  развитию. Например, система дистанционного образования может стать жизнеспособным дополнением к его традиционным методам. Современная информационная инфраструктура может привести к  «концу географии» и позволить изолированным  государствам, которые зачастую являются беднейшими, принимать участие в  экономических процессах. Финансирование и право собственности в информационной структуре становятся привлекательными для частного сектора, снижая таким  образом бремя ее финансирования для общественного сектора.

1. История эволюции информационных технологий.
2. Эволюция развития в период с XIV по XVII век.

История создания средств цифровой вычислительной техники  уходит вглубь веков. Она увлекательна и поучительна, с нею связаны  имена выдающихся ученых мира.

В дневниках  гениального итальянца Леонардо да Винчи (1452 - 1519), уже в наше время  был обнаружен ряд рисунков, которые  оказались эскизным наброском суммирующей  вычислительной машины на зубчатых колесах, способной складывать 13- разрядные  десятичные числа. Специалисты известной  американской фирмы IBM воспроизвели машину в металле и убедились в  полной состоятельности идеи ученого. Его суммирующую машину можно  считать изначальной вехой в  истории цифровой вычислительной техники. Это был первый цифровой сумматор, своеобразный зародыш будущего электронного сумматора - важнейшего элемента современных  ЭВМ, пока еще механический, очень  примитивный (с ручным управлением). В те далекие от нас годы гениальный ученый был, вероятно, единственным на Земле человеком, который понял  необходимость создания устройств  для облегчения труда при выполнении вычислений.

Однако потребность  в этом была настолько малой, что  лишь через сто с лишним лет  после смерти Леонардо да Винчи нашелся  другой европеец - немецкий ученый Вильгельм  Шиккард (1592-1636), не читавший, естественно, дневников великого итальянца, который  предложил свое решение этой задачи. Причиной, побудившей Шиккарда разработать  счетную машину для суммирования и умножения шестиразрядных десятичных чисел, было его знакомство с польским астрономом И.Кеплером. Ознакомившись  с работой великого астронома, связанной, в основном, с вычислениями, Шиккард  загорелся идеей оказать ему  помощь в нелегком труде. В письме, на его имя, отправленном в 1623 г., он приводит рисунок машины и рассказывает как она устроена. К сожалению, данных о дальнейшей судьбе машины история не сохранила. По-видимому, ранняя смерть от чумы, охватившей Европу, помешала ученому выполнить его  замысел.

В XYII веке положение  меняется. В 1641 - 1642 гг. девятнадцатилетний Блез Паскаль (1623 - 1662), тогда еще мало кому известный французский ученый, создает действующую суммирующую  машину ("паскалину") см. приложение А. В начале он сооружал ее с одной  единственной целью - помочь отцу в  расчетах, выполняемых при сборе  налогов. В последующие четыре года им были созданы более совершенные образцы машины. Они были шести и восьми разрядными, строились на основе зубчатых колес, могли производить суммирование и вычитание десятичных чисел. Было создано примерно 50 образцов машин, Б.Паскаль получил королевскую привилегию на их производство, но практического применения "паскалины" не получили, хотя о них много говорилось и писалось (в основном, во Франции).

В 1673г. другой великий  европеец, немецкий ученый Вильгельм  Готфрид Лейбниц (1646 - 1716), создает  счетную машину (арифметический прибор, по словам Лейбница) для сложения и  умножения двенадцатиразрядных  десятичных чисел. К зубчатым колесам  он добавил ступенчатый валик, который  позволял осуществлять умножение и  деление. " .Моя машина дает возможность  совершать умножение и деление  над огромными числами мгновенно, притом не прибегая к последовательному  сложению и вычитанию", - писал  В. Лейбниц одному из своих друзей.

В цифровых электронных  вычислительных машинах (ЭВМ), появившихся  более двух веков спустя, устройство, выполняющее арифметические операции (те же самые, что и "арифметический прибор" Лейбница), получило название арифметического. Позднее, по мере добавления ряда логических действий, его стали  называть арифметико-логическим. Оно  стало основным устройством современных  компьютеров.

Таким образом, два гения XVII века, установили первые вехи в истории развития цифровой вычислительной техники.

В 1799 г. во Франции  Жозеф Мари Жакар (1752 - 1834) изобрел  ткацкий станок, в котором для  задания узора на ткани использовались перфокарты. Необходимые для этого  исходные данные записывались в виде пробивок в соответствующих местах перфокарты. Так появилось первое примитивное устройство для запоминания  и ввода программной (управляющей  ткацким процессом в данном случае) информации.

В 1795 г. там же математик Гаспар Прони (1755 - 1839), которому французское правительство поручило выполнение работ, связанных с переходом  на метрическую систему мер, впервые  в мире разработал технологическую  схему вычислений, предполагающую разделение труда математиков на три составляющие. Первая группа из нескольких высококвалифицированных  математиков определяла (или разрабатывала) методы численных вычислений, необходимые  для решения задачи, позволяющие  свести вычисления к арифметическим операциям - сложить, вычесть, умножить, разделить. Задание последовательности арифметических действий и определение исходных данных, необходимых при их выполнении ("программирование") осуществляла вторая, несколько более расширенная по составу, группа математиков. Для выполнения составленной "программы", состоящей из последовательности арифметических действий, не было необходимости привлекать специалистов высокой квалификации. Эта, наиболее трудоемкая часть работы, поручалась третьей и самой многочисленной группе вычислителей. Такое разделение труда позволило существенно ускорить получение результатов и повысить их надежность. Но главное состояло в том, что этим был дан импульс дальнейшему процессу автоматизации, самой трудоемкой (но и самой простой!) третьей части вычислений - переходу к созданию цифровых вычислительных устройств с программным управлением последовательностью арифметических операций.

Этот завершающий  шаг в эволюции цифровых вычислительных устройств (механического типа) сделал английский ученый Чарльз Беббидж (1791 - 1871). Блестящий математик, великолепно  владеющий численными методами вычислений, уже имеющий опыт в создании технических  средств для облегчения вычислительного  процесса (разностная машина Беббиджа для табулирования полиномов, 1812 - 1822гг.), он сразу увидел в технологии вычислений, предложенной Г.Прони, возможность  дальнейшего развития своих работ. Аналитическая машина (так назвал ее Беббидж), проект которой он разработал в 1836 - 1848 годах, явилась механическим прототипом появившихся спустя столетие ЭВМ. В ней предполагалось иметь  те же, что и в ЭВМ пять основных устройств: арифметическое, памяти, управления, ввода, вывода.

Для арифметического  устройства Ч. Беббидж использовал  зубчатые колеса, подобные тем, что  использовались ранее (см.приложение В). На них же Ч. Беббидж намеревался  построить устройство памяти из 1000 пятидесятиразрядных регистров (по 50 колес в каждом). Программа выполнения вычислений записывалась на перфокартах, на них же записывались исходные данные и результаты вычислений. В число  операций, помимо четырех арифметических, была включена операция условного перехода и операции с кодами команд. Автоматическое выполнение программы вычислений обеспечивалось устройством управления. Время сложения двух пятидесятиразрядных десятичных чисел составляло, по расчетам ученого, 1 сек, умножения - 1 мин.

Механический  принцип построения устройств, использование  десятичной системы счисления, затрудняющей создание простой элементной базы, не позволили Ч. Беббиджу полностью  реализовать свой далеко идущий замысел, пришлось ограничиться скромными макетами. Иначе, по размерам машина сравнялась бы с локомотивом, и чтобы привести в движение ее устройства понадобился  бы паровой двигатель.

Программы вычислений на машине Беббиджа, составленные дочерью  Байрона Адой Августой Лавлейс (1815 - 1852), поразительно схожи с программами, составленными, впоследствии, для первых ЭВМ. Не случайно замечательную женщину  назвали первым программистом мира.

Еще более изумляют ее высказывания по поводу возможностей машины:

" . Нет конца  демаркационной линии, ограничивающей  возможности аналитической машины. Фактически аналитическую машину  можно рассматривать как материальное  и механическое выражение анализа".

Несмотря на все старания Ч.Беббиджа и А.Лавлейс  машину построить не удалось . Современники, не видя конкретного результата, разочаровались в работе ученого. Он опередил свое время. И сам понимал это: "Вероятно пройдет половина столетия, прежде чем кто-нибудь возмется за такую  малообещающую задачу без тех  указаний, которые я оставил после  себя. И если некто, не предостереженный моим примером, возьмет на себя эту  задачу и достигнет цели в реальном конструировании машины, воплощающей  в себя всю исполнительную часть  математического анализа с помощью  простых механических или других средств, я не побоюсь поплатиться  своей репутацией в его пользу, т.к. только он один полностью сможет понятьхарактер моих усилий и ценность их результатов". После смерти Ч.Беббиджа Комитет Британской научной ассоциации, куда входили крупные ученые, рассмотрел вопрос, что делать с неоконченной аналитической машиной и для  чего она может быть рекомендована.

К чести Комитета было сказано: " .Возможности аналитической  машины простираются так далеко, что  их можно сравнить только с пределами  человеческих возможностей . Успешная реализация машины может означать эпоху  в истории вычислений, равную введению логарифмов".

Еще один выдающийся англичанин оказался непонятым, это  был Джордж Буль (1815 - 1864). Разработанная  им алгебра логики (алгебра Буля) нашла применение лишь в следующем  веке, когда понадобился математический аппарат для проектирования схем ЭВМ, использующих двоичную систему  счисления. "Соединил" математическую логику с двоичной системой счисления и электрическими цепями американский ученый Клод Шенон в своей знаменитой диссертации (1936г.).

3. Эволюция развития в период с XVIII по XX век.

Через 63 года после  смерти Ч.Беббиджа нашелся "некто" взявший на себя задачу создать машину, подобную - по принципу действия, той, которой  отдал жизнь Ч.Беббидж. Им оказался немецкий студент Конрад Цузе (1910 - 1985). Работу по созданию машины он начал  в 1934г., за год до получения инженерного  диплома. Конрад не знал ни о машине Беббиджа, ни о работах Лейбница, ни о алгебре Буля, которая подходит для того, чтобы проектировать  схемы с использованием элементов, имеющих лишь два устойчивых состояния.

Тем не менее, он оказался достойным наследником  В.Лейбница и Дж.Буля поскольку вернул к жизни уже забытую двоичную систему исчисления, а при расчете  схем использовал нечто подобное булевой алгебре. В 1937г. машина Z1 (что  означало Цузе 1) была готова и заработала.

Она была подобно  машине Беббиджа чисто механической. Использование двоичной системы  сотворило чудо - машина занимала всего  два квадратных метра на столе  в квартире изобретателя. Длина слов составляла 22 двоичных разряда. Выполнение операций производилось с использованием плавающей запятой. Для мантиссы и ее знака отводилось 15 разрядов, для порядка - 7. Память (тоже на механических элементах) содержала 64 слова (против 1000 у Беббиджа, что тоже уменьшило  размеры машины). Числа и программа  вводилась вручную. Через год  в машине появилось устройство ввода  данных и программы, использовавшее киноленту, на которую перфорировалась  информация, а механическое арифметическое устройство заменило АУ последовательного  действия на телефонных реле. В этом К.Цузе помог австрийский инженер  Гельмут Шрайер, специалист в области  электроники. Усовершенствованная  машина получила название Z2. В 1941 г. Цузе с участием Г. Шрайера создает  релейную вычислительную машину с программным  управлением (Z3), содержащую 2000 реле и  повторяющую основные характеристики Z1 и Z2. Она стала первой в мире полностью релейной цифровой вычислительной машиной с программным управлением  и успешно эксплуатировалась. Ее размеры лишь немного превышали  размеры Z1 и Z2.

Еще в 1938 г. Г.Шрайер, предложил использовать для построения Z2 электронные лампы вместо телефонных реле. К.Цузе не одобрил его предложение. Но в годы Второй мировой войны  он сам пришел к выводу о возможности  лампового варианта машины. Они выступили  с этим сообщением в кругу ученых мужей и подверглись насмешкам  и осуждению. Названная ими цифра - 2000 электронных ламп, необходимых  для построения машины, могла остудить самые горячие головы. Лишь один из слушателей поддержал их замысел. Они не остановились на этом и представили  свои соображения в военное ведомство, указав, что новая машина могла  бы использоваться для расшифровки  радиограмм союзников.

К этому времени  К.Цузе организовал небольшую фирму, и ее усилиями были созданы две  специализированные релейные машины S1 и S2. Первая - для расчета крыльев "летающих торпед" - самолетов-снарядов, которыми обстреливался Лондон, вторая - для управления ими. Она оказалась  первой в мире управляющей вычислительной машиной.

К концу войны  К. Цузе создает еще одну релейную вычислительную машину - Z4. Она окажется единственной сохранившейся из всех машин, разработанных им. Остальные  будут уничтожены при бомбежке Берлина  и заводов, где они выпускались.

И так, К.Цузе установил  несколько вех в истории развития компьютеров: первым в мире использовал  при построении вычислительной машины двоичную систему исчисления (1937г.), создал первую в мире релейную вычислительную машину с программным управлением (1941г.) и цифровую специализированную управляющую вычислительную машину (1943г.).

По другому  развивались события в США. В 1944 г. ученый Гарвардского университета Говард Айкен (1900-1973) создает первую в США (тогда считалось первую в мире.) релейно-механическую цифровую вычислительную машину МАРК-1. По своим характеристикам (производительность, обьем памяти) она была близка к Z3, но существенно  отличалась размерами (длина 17м, высота 2,5м, вес 5 тонн, 500 тысяч механических деталей).

В машине использовалась десятичная система счисления. Как  и в машине Беббиджа в счетчиках  и регистрах памяти использовались зубчатые колеса. Управление и связь  между ними осуществлялась с помощью  реле, число которых превышало 3000. Г.Айкен не скрывал, что многое в  конструкции машины он заимствовал  у Ч. Беббиджа. "Если бы был жив  Беббидж, мне нечего было бы делать", - говорил он. Замечательным качеством машины была ее надежность. Установленная в Гарвардском университете она проработала там 16 лет.

Вслед за МАРК-1 ученый создает еще три машины (МАРК-2, МАРК-3 и МАРК-4) и тоже с  использованием реле, а не электронных  ламп, объясняя это ненадежностью  последних.

В отличие от работ Цузе, которые велись с соблюдением  секретности, разработка МАРК1 проводилась  открыто и о создании необычной  по тем временам машины быстро узнали во многих странах. Дочь К.Цузе, работавшая в военной разведке и находившаяся в то время в Норвергии, прислала отцу вырезку из газеты, сообщающую о грандиозном достижении американского  ученого.

Продолжить рассказ  о Г.Айкене хочется любопытным эпизодом. Дело в том, что работы по созданию МАРК1 выполнялись на производственных помещениях фирмы IBM. Ее руководитель в  то время Том Уотсон, любивший порядок  во всем, настоял, чтобы огромная машина была "одета" в стекло и сталь, что делало ее очень респектабельной. Когда машину перевезли в университет  и представили публике, то имя  Т.Уотсона в числе создателей машины не было упомянуто, что страшно  разозлило руководителя IBM, вложившего в создание машины полмиллиона долларов. Он решил "утереть нос" Г.Айкену. В результате появился релейно-электронный  монстр, в огромных шкафах которого размещались 23тыс. реле и 13тыс. электронных  ламп. Машина оказалась не работоспособной. В конце-концов она была выставлена в Нью Йорке для показа неискушенной публике. На этом гиганте завершился период электро-механических цифровых вычислительных машин.

Что касается Г.Айкена, то, вернувшись в университет, он первым в мире, начал чтение лекций по новому тогда предмету, получившему сейчас название Computer Science - наука о компьютерах, он же, один из первых предложил использовать машины в деловых расчетах и бизнесе. Побудительным мотивом для создания МАРК-1 было стремление ГАйкена помочь себе в многочисленных расчетах, которые  ему приходилось делать при подготовке диссертационной работы (посвященной, кстати, изучению свойств электронных  ламп).

В 1941 г. сотрудники лаборатории баллистических исследований Абердинского артиллерийского полигона в США обратились в расположенную неподалеку техническую школу при Пенсильванском университете за помощью в составлении таблиц стрельбы для артиллерийских орудий, уповая на имевшийся в школе дифференциальный анализатор Буша - громоздкое механическое аналоговое вычислительное устройство. Однако, сотрудник школы физик Джон Мочли (1907-1986), увлекавшийся метереологией и смастеривший для решения задач в этой области несколько простейших цифровых устройств на электронных лампах, предложил нечто иное. Им было составлено (в августе 1942г.) и отправлено в военное ведомство США предложение о создании мощного компьютера (по тем временам) на электронных лампах. Эти, воистину исторические пять страничек были положены военными чиновниками под сукно, и предложение Мочли, вероятно, осталось бы без последствий, если бы им не заинтересовались сотрудники полигона. Они добились финансирования проекта, и в апреле 1943 г. был заключен контракт между полигоном и Пенсильванским университетом на создание вычислительной машины, названной электронным цифровым интегратором и компьютером (ЭНИАК). На это отпускалось 400 тыс. долларов. К работе было привлечено около 200 человек, в том числе несколько десятков математиков и инженеров.