История развития информационных технологий

Человеческая речь была первым носителем знаний о совместно выполняемых людьми действиях. Знания постепенно накапливались и устно передавались от поколения к поколению. Процесс устных рассказов получил первую технологическую поддержку с созданием письменности на разных носителях. Сначала для письма использовались камень, кость, глина, папирус, шелк, затем — бумага. Возникновение книгопечатания (середина XVI в.) ускорило темпы накопления и распространения знаний, стимулировало развитие наук. Книгопечатание создало предпосылки роста производительных сил. Наука позволяла разрабатывать технологии создания станков и машин.

Первое вычислительное устройство, получившее известность еще при жизни автора, было «Паскалин» или, как его иногда называют, «Паскалево колесо». Оно было создано в 1644 году Блезом Паскалем (19.06.1623-19.08.1662) и на столетия заняло место первой счетной машины

Первый этап развития ИТ — «ручная» информационная технология (до второй половины XIX в.). Инструментарий: перо, чернильница, бухгалтерская книга. Форма передачи информации — почта. Коммуникации осуществляются ручным способом — с помощью почтовой пересылки писем, пакетов.

Но уже в XVII в. начали разрабатываться инструментальные средства, позволившие в дальнейшем создавать механизированные, а затем автоматизированные ИТ.

В этот период:

учеными (Шиккард — 1623 г., Б. Паскаль — 1642 г., Лейбниц — 1673 г) были созданы механические вычислительные устройства;
1830 г. — английский ученый Ч. Бэббидж теоретически исследовал процесс выполнения вычислений и обосновал основы архитектуры вычислительной машины. Работая над проектом «Машина для исчисления разностей», он предсказал многие идеи и принципы организации и работы современных ЭВМ, в частности принцип программного управления и запоминаемой программы;
1843 г. — математик А. Лавлейс (1815—1852 гг.) перевела статью Менабреа по лекциям Бэббиджа, где в виде подробных комментариев сформулировала главные принципы программирования аналитической машины. Она разработала первую программу (1843 г.) для машины Бэббиджа, убедила его в необходимости использования в изобретении двоичной системы счисления вместо десятичной, разработала принципы программирования, предусматривающие повторение одной и той же последовательности команд при определенных условиях. Именно ею были предложены термины «рабочая ячейка» и «цикл». А. Лавлейс составила первые программы для решения системы двух уравнений и вычисления чисел Бернулли по довольно сложному алгоритму. Она предположила, что со временем аналитическая машина будет сочинять музыкальные произведения, рисовать картины и использоваться в практической и научной деятельности. Сейчас можно оценить ее правоту и точность прогнозов. Своими работами А. Лавлейс заложила теоретические основы программирования.

Аналитическую машину Чарльза Бэббиджа считают первым прообразом современного компьютера

Второй этап развития ИТ — «механическая» информационная технология (с конца XIX в.). Инструментарий: пишущая машинка, телефон, фонограф. Передается информация с помощью усовершенствованной почтовой связи, идет поиск удобных средств представления и передачи информации. В конце XIX в. открыт эффект электричества, что способствовало изобретению телеграфа, телефона, радио, позволяющим оперативно передавать и накапливать информацию в любом объеме. Появились средства информационной коммуникации, благодаря чему передача информации могла осуществляться на большие расстояния.

В этот период:

1854 г.— английский математик Джордж Буль опубликовал книгу «Законы мышления», в которой развил алгебру высказываний — булеву алгебру. Алгебра логики явилась инструментом разработки и анализа сложных схем, инструментом оптимизации большого числа логических элементов, из многих тысяч которых состоит современная ЭВМ;
9 октября 1876 г. — Александр Грэхам Белл организовал первые телефонные переговоры по телеграфным проводам;
21 января 1888 г.— прошло частичное испытание Аналитической машины Бэббиджа, которую построил его сын; было успешно вычислено число Пи;
1896 г. — американский ученый Г. Холлерит основал фирму по выпуску вычислительных перфорационных машин и перфокарт. Г. Холлерит реализовал идеи Ч. Бэббиджа, обработав с помощью построенной счетно-аналитической машины и перфокарт за три года результаты переписи населения в США по состоянию на 1890 г. В машине впервые было использовано электричество.

Компьютер Марк I

Третий этап развития ИТ начался с конца 40-х гг. XX в. — с создания первых ЭВМ.

В этот период начинается развитие автоматизированных информационных технологий; используются магнитные и оптические носители информации, кремний; применяется «электрическая» информационная технология (40—60-е гг. XX в.). До конца 1950-х гг. в ЭВМ основным элементом конструкции были электронные лампы (1 поколение), развитие идеологии и техники программирования шло за счет достижений американских ученых, в частности Дж. фон Неймана, сформулировавшего основные принципы построения ЭВМ,

Инструментарий: большие ЭВМ и соответствующее программное обеспечение, электрическая пишущая машинка, портативный магнитофон, копировальные аппараты. Ставится цель не только предоставления информации в нужной форме и более удобными средствами, но и формирования ее содержательной части.

В этот период:

1936 г.— английский математик А. Тьюринг ввел понятие машины Тьюринга как формального уточнения интуитивного понятия алгоритма. Тьюринг доказывал возможность построения универсальной ЭВМ, которая может быть снабжена исходными данными решаемой задачи и программой ее решения;
12 мая 1941 г. — вниманию научной общественности представлена Z3 — программируемая вычислительная электромеханическая машина, обладающая всеми свойствами современного компьютера, созданная немецким инженером К. Цузе;
1944 г. — запушен Марк I — первый американский программируемый компьютер, разработанный под руководством профессора Гарвардского университета Г. Айкена;
9 сентября 1945 — официально зарегистрирован первый в истории баг;
1946 г. — в США группой инженеров под руководством доктора Дж. Мочли и аспиранта Дж. Эккерта создана первая электронная машина — «ЭНИАК» (электронный числовой интегратор и калькулятор);
1949 г. — в Англии построена EDSAC — первая машина, обладающая автоматическим программным управлением, внутренним запоминающим устройством и другими необходимыми компонентами современных ЭВМ;
конец 1940-х гг. — разработка логических схем вычислительных машин Дж. фон Нейманом, Г. Гольдстайном и А.В. Берксом. Особый вклад в эту работу внес американский математик Дж. фон Нейман, принимавший участие в создании ЭНИАКа. Он предложил идею хранения команд управления и данных в машинной памяти и сформулировал основные принципы построения современных ЭВМ с хранимой программой;
декабрь 1948 г. — И.С. Брук и Б.И. Рамеев явились первыми авторами изобретенной в СССР ЭВМ;
1950 г. — запущена первая служба радиопейджинга;
1951 г. — в США налажено первое серийное производство «УНИВАК» (универсальной автоматической вычислительной машины). В это же время фирма IBM начала серийный выпуск машины IBM/701;
1951 г. — в СССР под руководством С.А. Лебедева создана МЭСМ — малая электронная счетная машина;
1953 г. — в Советском Союзе начался серийный выпуск машин, первыми их которых были «БЭСМ-1» и «Стрела»;
В этом же году А.А. Ляпуновым предложен операторный метод программирования, открывший дорогу автоматизации программирования. Алгоритм решения задачи представлялся в виде совокупности операторов, образующих логическую схему задачи. Схемы позволяли расчленить громоздкий процесс составления программы; части программы составлялись по формальным правилам, а затем объединялись в целое;
1954 г. — в СССР разработана первая программирующая программа ПП-1 для проверки идей операторного метода, а в 1955 г.— более совершенная ПП-2. В 1956 г. разработана ПП БЭСМ, в 1957 г. — ППСВ 1958 (для машины «Стрела»);

В этом же году в США разработан алгебраический подход, совпадающий по существу с операторным методом, и под руководством

Дж. Бэкуса был создан Фортран (Formula Translation) — первый язык программирования высокого уровня, открывший в программировании эпоху языков высокого уровня и используемый до настоящего времени в разных модификациях.

В 1950—1960-е гг. идет развитие машинных языков, которые могли понимать только профессионалы. По мере накопления опыта и теоретического осмысления языки программирования совершенствовались. В 1958—1960 гг. в Европе создан АЛГОЛ, породивший целую серию алголоподобных языков: Algol W, (1967 г.), Algol 68 и др. С появлением цифровых программно-управляемых машин возникла новая область прикладной математики — программирование.

В эти годы совершенствуется элементная база ЭВМ. В конце 1950-х гг. громоздкие электронные лампы заменяют полупроводниками (миниатюрными транзисторами), затем появляются ЭВМ II поколения, примерно через 10 лет — ЭВМ III поколения на интегральных схемах, еще через 10 лет — ЭВМ IV поколения на больших интегральных схемах — БИС;

13 сентября 1956 г. компания IBM представила первый накопитель на жестких магнитных дисках («винчестер») RAMAC объемом 5 Мбайт;
12 сентября 1958 г. в компании Texas Instruments заработала первая микросхема (изобретателями микросхемы считают Дж. Килби и одного из основателей Intel Р. Нойса);
1961 — 1962 гг. — создан язык функционального программирования ЛИСП (Дж. Маккарти в Массачусетском технологическом институте);
1965 г. — разработана упрощенная версия Фортрана — Бейсик (Basic) (Д. Кэмэни и Т. Куртцем в Дартмутском колледже);
1965 г.— итальянцы Бом и Джакопини предложили использовать в качестве базовых алгоритмических элементов следование, ветвление и цикл. Почти тогда же к аналогичным выводам пришел голландский ученый Э. Дейкстра, заложивший основы структурного программирования. В 1970-х гг. эта методология оформилась;
1966 г. — комиссия при Американской ассоциации стандартов (ASA) разработала два стандарта языка: Фортран и Базисный Фортран. Используются также дальнейшие модификации языка (например, 1970-го и 1990-го гг.).

В 1960—1970-е гг. создаются операционные системы, вводится параллельная обработка задач.

Четвертый этап развития ИТ — «электронная» информационная технология (с начала 1970-х гг). Ее инструментарием становятся большие ЭВМ и создаваемые на их базе АСУ, оснащенные широким программным обеспечением. Цель — формирование содержательной части информации.

Изобретение микропроцессорной технологии и появление персонального компьютера (70-е гг. XX в.) позволило окончательно перейти от механических и электрических средств преобразования информации к электронным, что привело к миниатюризации всех приборов и устройств. На микропроцессорах и интегральных схемах создаются компьютеры, компьютерные сети, системы передачи данных.

В 1970—1980-е гг. созданы и распространяются мини-ЭВМ, осуществляется интерактивный режим взаимодействия нескольких пользователей:

начало 1970-х гг. — корпорация IBM сообщила о применении в разработке программного обеспечения «Усовершенствованных методов программирования», одним из компонентов которых являлась технология нисходящего структурного программирования (структурного программирования);
3 ноября 1971 г. — опубликовано подготовленное исследователями Bell Telephone Labs руководство Unix Programmer's Manual, ставшее первой документацией по ОС Unix;
1972 г. — Б. Гейтс и П. Аллен основали компанию по анализу уличного движения «Трэф-О-Дейта» и использовали для обработки данных компьютеры;
разработаны алголоподобные языки высокого уровня: Pascal (Н. Вирт, 1970), Си (Д. Ритчи и Б. Керниган, 1972), Ада (под руководством Ж. Ишбиа, 1979), C++ (1983);
1972 г. — появился язык Смолток, разработанный А. Кеем, утвердивший статус объектно-ориентированного программирования;
19 декабря 1974 г. — поступил в продажу компьютер Altair 8800;
1976 г. — Б. Гейтс ввел в практику продажу лицензий на свои программные продукты непосредственно производителям компьютеров, что позволило «встраивать» их в компьютеры;
1970—1980-е гг. — развитие теоретических исследований оформило программирование как самостоятельную научную дисциплину, занимающуюся методами разработки программного обеспечения (ПО).

Пятый этап развития ИТ — компьютерная («новая») информационная технология (с середины 80-х гг.). Инструментарий — персональный компьютер (ПК) с большим количеством программных продуктов различного назначения. Развивается система поддержки принятия решений, искусственный интеллект реализуется на ПК, используется телекоммуникационная связь. Применяются микропроцессоры. Цель — содержание и доступность для широкого потребителя миниатюризированных технических средств бытового, культурного и прочего назначения.

В 1980—1990-е гг. происходит качественный скачок технологии разработки программного обеспечения: центр тяжести технологических решений переносится на создание средств взаимодействия пользователей с ЭВМ при создании программного продукта. Важное место в ИТ занимает представление и обработка знаний. Создаются базы знаний, экспертные системы. Широко распространяются персональные ЭВМ.

Главные события данного этапа:

сентябрь 1980 г. — опубликована спецификация Ethernet (спецификация сред передачи сигналов);
1981 г. — фирма Microsoft приобрела у разработчика Т. Патерсона дисковую операционную систему (DOS), и в августе этого года IBM PC поставлялась вместе с операционной системой MS DOS;
13 октября 1982 г. — представлены электронные таблицы Lotus 1-2-3;
30 сентября 1985 г. — выпущены электронные таблицы Microsoft Excel;
3 апреля 1986 г. — корпорация IBM объявляет о выпуске первой модели портативного компьютера — лаптопа IBM 541, или PC Convertible на процессоре Intel 8088, который весил 5,4 кг;
1987 г. — Intel представляет новый вариант процессора 80386DX с рабочей частотой 20 МГц. IBM выпускает новый компьютер PS/2, который, однако, не повторяет успеха своего предшественника. Первая модель была укомплектована процессором 8088 с частотой 8МГц, 640 Кбайт оперативной памяти, жестким диском на 20 Мбайт, 3,5-дюймовым дисководом для дискет емкостью 720 Кбайт. На некоторых компьютерах установлен первый вариант операционной системы OS/2, разработанной совместно IBM и Microsoft. Стоимость первой модели — 2090 долл. Шведский национальный институт контроля и измерений утверждает стандарт MRP — первый стандарт допустимых значений излучений мониторов. U. S. Robotics представляет модем Courier HST 9600 (скорость — 9600 бод);
1988 г. — Compaq выпускает первый компьютер с оперативной памятью 640 кбайт (стандартная память для всех последующих поколений DOS). Intel представляет «урезанный» вариант процессора класса 386 — 80386SX (с отключенным сопроцессором). Рабочие частоты 16—33 МГц, производительность 2—3 млн операций в секунду.

С. Джобс и основанная им компания NeXT выпускают первую рабочую станцию NeXT, оснащенную новым процессором Motorola, фантастическим объемом оперативной памяти (8 Мбайт), 17-дюймовым монитором и жестким диском на 256 Мбайт. Цена компьютера — 6500 долл. На компьютерах был установлен первый вариант операционной системы NeXTStep. Hewlett-Packard выпускает первый струйный принтер серии DeskJet. Первый диск CD-RW создан компанией Tandy;

1988 г. —Microsoft создала ОС Windows с мощным графическим интерфейсом;
1989 г.— Creative Labs представляет Sound Blaster 1.0, 8-битную монофоническую звуковую карту для PC. Intel выпускает первую модель процессора семейства 486DX (1,25 млн транзисторов, в позднейших моделях — до 1,6) с частотой 20 МГц и скоростью вычислений 20 млн операций в секунду. IBM выпускает первый винчестер емкостью 1 Гбайт — «модель 3380» весом более 250 кг и стоимостью 40 000 долл. Рождение стандарта SuperVGA (разрешение 800 х 600 точек с поддержкой 16 тыс. цветов);
1980-е гг. — в нашей стране создана система телеобработки статистической информации, обслуживающая государственные и республиканские органы статистики. С 1980-х гг. развивается программирование для локальных вычислительных сетей (ЛВС). К 1990 г. эксплуатировалось свыше 0,5 млн серверов и 5 млн рабочих станций, работающих под управлением сетевых ОС (например, NetWare компании Novell).

Развитие ИТ в 1990—2000-е гг.:

1990 г. — Intel представляет новый процессор — 32-разрядный 80486SX, скорость которого составляет 27 млн операций в секунду. Создаются MS DOS 4.01 и Windows 3.0. IBM представляет новый стандарт видеоплат — XGA — в качестве замены традиционного VGA (разрешение 1024 х 768 точек с поддержкой 65 тыс. цветов). Разработана спецификация стандарта интерфейса SCSI-2;
начало 1990-х гг. — на смену структурному приходит объектно-ориентированное программирование (ООП), базирующееся на трех важнейших принципах — инкапсуляции, наследовании, полиморфизме, придающих объектам новые свойства;
12 ноября 1990 г. — специалист по информатике Т. Бернерс-Ли опубликовал предложения по системе гипертекстовых диаграмм, дав ей название World Wide Web;
1991 г. — Apple создает первый монохромный ручной сканер. AMD представляет усовершенствованные «клоны» процессоров Intel — 386DX с тактовой частотой 40 МГц, a Intel — процессор 486 SX с частотой 20 МГц (около 900 000 транзисторов). Утвержден первый стандарт мультимедиакомпьютера, созданный Microsoft в содружестве с рядом крупнейших производителей ПК — МРС. Появляется первая музыкальная карта стерео — 8-битный Sound Blaster Pro. IBM представляет первый ноутбук с экраном на основе активной цветной жидкокристаллической матрицы (АС LCD) — Thinkpad 700С;
1992 г. — NEC выпускает первый привод CD-ROM с удвоенной скоростью. Intel представляет процессор 486DX2/40 с «удвоением» частоты системной шины (1,25 млн транзисторов); скорость — 41 млн операций в секунду. Одновременно Cyrix выпускает на рынок «урезанный» процессор 486SLC (с отключенным сопроцессором);
9 сентября 1994 г. — М. Андриссен представил публике свой новый веб-браузер, получивший название Mosaic Netscape;
к 1995 г. программное обеспечение, выпускаемое фирмой Microsoft, использовали 85 % персональных компьютеров. ОС Windows совершенствуется год от года, обладая уже и средствами доступа в глобальную сеть Интернет;
• 18 сентября 1998 — сформирована некоммерческая организация ICANN для управления системой доменных имен.

В Японии в 90-х годах реализованы проекты ЭВМ V поколения, в которых использованы достижения в области искусственного интеллекта и биоэлектроники.

Смена поколений средств информационной технологии каждые 10 лет требует быстрого переобучения и перестройки мышления специалистов и пользователей, смены оборудования и создания более массовой вычислительной техники. На современном этапе (второе десятилетие XXI в.) количество информации, поступающее в промышленность, управление, науку, доходит до тревожного уровня. Это может привести к «информационному взрыву». Сейчас время удвоения объема информации, накопленных научных знаний составляет 2—3 года, материальные затраты на хранение, передачу и переработку информации превышают расходы на энергетику, а уровень радиоизлучений отдельных участков поверхности Земли приближается к уровню радиоизлучения Солнца.

На современном этапе развиваются инструментальные среды и системы визуального программирования для создания программ на языках высокого уровня: TurboPascal, Delphi, Visual Basic, C++Builder и др. Поэтому находит применение массовая распределенная обработка данных. Уникальные возможности дает Internet, потенциально позволяя создать самый большой параллельный компьютер, чтобы эффективно использовать имеющийся потенциал сети. В информационных центрах многих крупных компаний установлены многопроцессорные серверы. Для большого класса задач, где не предполагается тесного взаимодействия между параллельными процессами, организации эффективно работают на основе обычных ПК и сети Fast Ethernet. Подобная конфигурация для решения своих задач может стать параллельным компьютером.

Интернет также можно рассматривать как метакомпьютер — самый большой параллельный компьютер, состоящий из множества компьютеров. Например, проект SETI@home для решения задачи поиска внеземных цивилизаций объединил миллионы компьютеров по всему миру для распределенной обработки поступающих с радиотелескопа данных. Можно сформировать специальную единую вычислительную среду, связав различные вычислительные системы: пользователь подключается к метакомпьютеру, формулирует задание и получает результат, т. е. он лишь выдает задание на решение задачи, а остальное метакомпьютер делает сам: компилирует и собирает задание, ищет доступные вычислительные ресурсы, отслеживает их работоспособность, осуществляет передачу данных, выполняет преобразование данных и т. д.

Работы по созданию и апробации систем метакомпьютинга идут по трем направлениям.

Создание универсальных метакомпьютерных сред. Производители (в том числе IBM, HP и Sun Microsystems) берут в качестве стандарта Globus (www.globus.org), создавая программную инфраструктуру для своих платформ; формируют глобальные полигоны, объединяющие в рамках супервысокоскоростных сетей значительные распределенные ресурсы. Проводятся серии экспериментов, направленные на отработку новых сетевых технологий, методов диспетчеризации и мониторинга в распределенной вычислительной среде, интерфейса с пользователем, моделей и методов программирования.
Развитие первого направления. Ориентация на конкретные задачи. Создаются специализированные метакомпьютерные среды для решения предопределенного набора многократно используемых «тяжелых» вычислительных задач. С помощью специально спроектированных средств оформляется веб-интерфейс к программе, которая предварительно уже подготовлена к выполнению в рамках метаком- пьютерной среды. Пользователь не занимается явным программированием: ему нужно лишь задать набор входных данных, сформировав, тем самым, запрос на решение задачи. Одним из возможных средств создания подобных сред является система UNICORE.
Разработка инструментария для организации распределенных вычислительных экспериментов. Globus Toolkit — стандарт де-факто, но он слишком тяжел в установке и сложен в использовании. Нужен простой инструментарий, который помог бы быстро создать распределенное приложение и использовать доступные вычислительные ресурсы. Отрабатываются различные технологии организации и проведения распределенных вычислительных экспериментов.

Основные требования к системе:

ориентация на вычислительные задачи;
работа через Internet, возможность использования всех доступных в Сети вычислительных ресурсов различной мощности;
минимум дополнительных действий и системного вмешательства на используемых ресурсах;
масштабируемость системы, устойчивость к неоднородности и изменению конфигурации вычислительной среды;
простота адаптации прикладных программ.

Созданная система получила название Х-Сош (meta.parallel.ru). К настоящему времени она прошла апробацию в ряде экспериментов с использованием широкого спектра ресурсов: от простых домашних компьютеров до мощных параллельных вычислительных систем, от использования Интернета до работы на выделенном гигабитном полигоне Московского государственного университета.

https://agilean.ru/