Як пам'ятає Новомосковсктель, люблячий після установки якої-небудь черговий навороченной карти почитати статейки на навколокомп'ютерні теми, людство потурбувалося створенням PC-сумісної машини на базі мікропроцесора Intel Pentium 4 уже тисячі років тому. Правда, спочатку технічна думка розвивалася не дуже швидко.
З перших же кроків, виявивши дивовижні властивості кремнію (вірніше, його оксиду) при його використанні в обчислювальній техніці, а також збагативши наступні покоління такими словами, як "калькулятор" і "алгоритм", людство заспокоїлося надовго. До XVII століття нашої ери. Як колись писалося в радянських підручниках: "Похмура тінь інквізиції опустилася на Європу".
Селективні методи інквізиції
Справедливості заради, варто відзначити, що життя і тоді була не такою вже похмурою, бо, якщо середньовічна людина і був позбавлений таких чудес сучасної цивілізації, як Doom або Empires - 3, то вже цілком міг компенсувати їх відсутність, отримавши відповідну порцію адреналіну від участі в якомусь хрестовому поході або штурмі сусіднього замку. А лицарські турніри, прекрасна дама, менестрелі, бродячі циркачі і публічні страти?
Ото ж бо. А якщо вже й опускалося на Європу іноді щось надто похмуре, на кшталт "чорної смерті", що забрала майже третину населення Європи в другій половині XIV століття, так це було швидше від надмірного ентузіазму окремих полководців, які поспішали випробувати нові види зброї (1347 року монгольські війська, облягаючи в Криму генуезьку фортеця Кафу, перекинули через фортечні стіни кілька трупів людей, які померли від чуми, ставши таким чином першовідкривачами бактеріологічної зброї. Пізніше це їм боком вийшло, тому що вперед потрібно думати, а потім у робити).
Але вже з XVII століття наукова думка стала все більше і більше перейматися пошуком нових інформаційних технологій. Правда, почався XVII століття не надто оптимістично - з спалення в 1600-му році молодого італійського ченця Джордано Бруно за сумніви в тому, що весь Всесвіт обертається навколо Землі.
Інквізитори ж дотримувалися іншої точки зору, відстоюючи тезу (якому тільки ще належало бути сформульованим через триста років), про те, що все відносно, і, отже, з математичної точки зору небесна механіка цілком може примиритися з теорією про обертання Всесвіту навколо Землі.
У 1616 році за ті ж самі погляди постраждав інший монах - поляк Микола Коперник, чия книга "Про обертання небесних сфер" була заборонена папським декретом. Але вже в наступному, 1617, році Джон Непер винайшов свої рахункові палички (див. Upgrade # 49 (87)). Інквізиція залишила цей винахід без будь-яких наслідків.
Перші інструменти для обчислень
І все ж інквізитори не дарма "трамбували" астрономів. У 20-х роках XVII століття відомий астроном і математик Йоганн Кеплер вів переписку з якимось професором східних мов з університету міста Тюбінген на ім'я Вільгельм Шиккард.
У 1642 році дев'ятнадцятирічний Блез Паскаль - майбутній великий математик, щоб полегшити працю свого батька, який працював податковим інспектором, сконструював рахунковий пристрій для складання десяткових чисел (ось він - історичний момент, тепер нам всім стало ясно, в який саме часовий відрізок на Землі відбулася всесвітня катастрофа: для податкових інспекторів придумали головний допоміжний обчислює інструмент - прим. ред.).
Вірячи, що винахід принесе чималий дохід, його батько вклав в нього чималі ж гроші, але воно було саботувати клерками, які побоювалися через нововведення втратити свою роботу. Однак сам татусь Паскаль у своїй роботі активно використовував винахід сина, і, мабуть, чимало нечистих на руку платників податків відчули, що таке міць обчислювальної техніки.
Сам Блез Паскаль, вже крім власної волі і багато років пізніше, залишив ще один помітний слід в сучасних комп'ютерних технологіях - його ім'ям Ніклаус Вірт назвав створений ним один з найпопулярніших мов програмування.
Історики комп'ютерної техніки згадують ще одну дату - 1654 рік, в якому англієць Р. Біссакр винайшов логарифмічну лінійку, практично без будь-яких змін дожівшую до наших часів. Однак якщо технологічно розрахунок за допомогою цієї лінійки і був чимось новим, то сам принцип - рух однієї шкали, нанесеної на шматок дерева, щодо іншого - практично нічим не відрізнявся від принципу рахунки за допомогою паличок Неппер.
Зовсім інша справа - арифмометри Паскаля, Шиккарда і - ще раніше - Леонардо да Вінчі. У них вперше в історії ВТ був реалізований принцип зберігання проміжного результату і перенесення "зайвої" одиниці з розряду в розряд. Арифметико-логічний пристрій (АЛП) сучасного процесора в точності, хоча і на інший елементній базі, повторює цей механізм. Про що, власне, йдеться?
Якщо розібрати механічний годинник зі стрілками, то ми побачимо систему різних взаємопов'язаних шестерень. Шестірню, до якої кріпиться годинникова стрілка, не можна обертати безпосередньо - вона приводиться в дію шестерінкою хвилинної стрілки таким чином, що один повний оборот "хвилинної" шестерінки повертає "годинну" на кут в тридцять градусів (або на 1/12 повного обороту). Цей принцип був застосований і в перших механічних суматорах.
У 1673 році німецький філософ, математик і фізик (тоді подібна універсальність була в порядку речей, і навіть в моді) Готфрід Вільгельм Лейбніц придумав і виготовив так званий ступінчастий обчислювач. Чисто зовні це виріб виглядав, як невелика струбцина для кріплення столярних заготовок. Свій винахід Лейбніц зробив також після спілкування з астрономом Християном Гюйгенсом, зглянувшись над кількістю рутинних обчислень, виконуваних ним.
Свій "ступінчастий обчислювач" Лейбніц побажав показати членам Французької академії наук і Лондонського королівського товариства, щоб вразити їх уяву. Але академіки виявилися людьми з міцною нервовою системою і на винахід ніяк не відреагували. Пізніше Лейбніц подарував "обчислювач" Петру Першому разом з проектом табелі про ранги. Табель про ранги Петру сподобалася і проіснувала вУкаіни аж до 1917 року.
А ось застосування бінарного обчислювачеві український цар так і не знайшов, і, як свідчить історія, послав його у вигляді сувеніру китайському імператору. Далі сліди винаходи Лейбніца губляться. Можливо, воно і понині перебуває в таємних засіках монастиря Шао-Лінь.
У 1723 році німецький математик, фізик і астроном Християн Людвіг Герстен створив власний варіант рахункового пристрою. У цьому пристрої була передбачена можливість перевірки правильності введення вихідних даних, операція, відома сьогодні під ім'ям верифікації.
Були й інші винахідники, славно попрацювали на ниві обчислювальної техніки. У звіті комісії Паризької академії наук від 1751 згадується такий собі пан Перейра, чия арифметична машина з успіхом зарекомендувала себе в справі навчання математиці. глухонімих. Почесно.
Особливо, на мій погляд, слід відзначити якогось сільського пастора Філіпа Маттеоса Хана, який створив в 1774 році свій варіант лічильної машини. Примітно в цьому винаході було те, що Філіп Хана зумів не тільки виготовити, а й продати кілька примірників своєї машини, ставши, таким чином, першим продавцем обчислювальної техніки. Отже 1774 рік можна по праву вважати роком заснування комп'ютерної індустрії.
Але все одно, загальним слабким місцем всіх цих обчислювальних машин було те, що всі вони виконували ту послідовність операцій, яку безпосередньо ставив людина в кожен конкретний момент часу. Скажімо, потрібно було підсумувати який-небудь дебет-кредит, і людина понуро сідав за "обчислювач", вводячи число за числом, натискаючи різні важелі, підсумовував їх одне за іншим.
А в повітрі вже носилися нові ідеї, бо винахідники зрозуміли нарешті, що головною родзинкою комп'ютера, який мав з'явитися через якихось півтораста років, є программируемость.
І ось одного разу.
У 1804 році французький винахідник Жозеф Марі Жаккар розробив спосіб швидкої зміни режиму роботи ткацького верстата при переході до нового візерунку. Для цього Жаккар став використовувати колоду спеціальних карт з пробитими в потрібних місцях отворами (перфораціями), самі карти були названі перфокартами.
Таким чином, Жаккар винайшов спосіб програмувати роботу механічного пристрою. Це було ключова подія, яка визначила подальший напрямок розвитку обчислювальної техніки.
Уф. На цьому сьогодні поки і зупинимося, з вашого дозволу. Ну, а в наступний раз рівно з цього моменту і відновимо дослідження.
Як вважає процесор
Двійкова система числення відноситься до так званих позиційним системам.
Позиційна система називається так за те, що кожен знак, який використовується при складанні числа, має різну "вагу" в залежності від його позиції в числі.
Всі розряди (позиції) в числі нумерується з права на ліво, починаючи з нульового розряду.
Наприклад, в числі 1965 "п'ятірка" коштує в нульовому розряді, "шістка" займає 1-й розряд, "дев'ятка" - 2-й, а "одиниця" - 3-й. Лейбніц вказав, що "вага" (W) кожного знака визначається за формулою: W = S x ON, де S - цифра, "вага" якої шукається, O - основа системи числення (кількість всіх цифр, з яких можуть складатися будь-які числа) , а N - номер розряду, в якому ця цифра стоїть.
"Вага" всього числа визначається як сума "ваг" всіх цифр, з якого число складається.
Наприклад, 1965 = 1 x 103 + 9 x 102 + 6 x 101 + 5 x 100 = 1000 + 900 + 60 + 5.
Зрозуміло, що всі ці обчислення ніхто не робить, коли мова йде про десятковій системі числення. Але виявляється, що використовуючи цю формулу можна точно також складати будь-яке число в системі числення з будь-якою основою.
Наприклад, в двійковій системі числення число: 101100 = 1 x 25 + 0 x 24 + 1 x 23 + 1 x 22 + 0 x 21 + 0 x 20 = 32 + 0 + 8 + 4 + 0 + 0 = 44.