Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up
 

ВЫЧИСЛИ́ТЕЛЬНАЯ ТЕ́ХНИКА

Авторы: В. В. Шилов, А. В. Ермолович (2015)

ВЫЧИСЛИ́ТЕЛЬНАЯ ТЕ́ХНИКА, 1) со­во­куп­ность тех­нич. и ма­те­ма­тич. средств, ме­то­дов и приё­мов, ис­поль­зуе­мых для ме­ха­ни­за­ции и ав­то­ма­ти­за­ции ре­ше­ния за­дач вы­чис­ле­ний и об­ра­бот­ки ин­фор­ма­ции; 2) об­ласть нау­ки, изу­чаю­щая прин­ци­пы про­ек­ти­ро­ва­ния, по­строе­ния и функ­цио­ни­ро­ва­ния та­ких тех­нич. средств; об­ласть тех­ни­ки, за­ни­маю­щая­ся их раз­ра­бот­кой, из­го­тов­ле­ни­ем и экс­плуа­та­ци­ей.

Счёт и вы­чис­ле­ния яв­ля­ют­ся од­ним из древ­ней­ших ви­дов че­ло­ве­че­ской дея­тель­но­сти. За сот­ни лет до н. э. не­об­хо­ди­мость в ре­ше­нии дос­та­точ­но слож­ных за­дач, свя­зан­ных с ис­чис­ле­ни­ем вре­ме­ни, оп­ре­де­ле­ни­ем пло­ща­дей зе­мель­ных уча­ст­ков, тор­го­вы­ми рас­чё­та­ми и др., при­ве­ла к соз­да­нию про­стей­ших уст­ройств для ме­ха­ни­за­ции вы­чис­ле­ний (аба­ка и др.). С раз­ви­ти­ем строи­тель­ст­ва, на­ви­га­ции, кар­то­гра­фии, бал­ли­сти­ки, стра­хо­во­го де­ла, ус­лож­не­ни­ем фи­нан­со­вых рас­чё­тов и др. рас­ши­рил­ся круг за­дач, для ре­ше­ния ко­то­рых тре­бо­вал­ся боль­шой объ­ём вы­чис­ле­ний, что, в свою оче­редь, спо­соб­ст­во­ва­ло по­яв­ле­нию раз­но­об­раз­ных счёт­ных ин­ст­ру­мен­тов и уст­ройств. Напр., про­пор­цио­наль­ный цир­куль и сек­тор (кон. 16 в.), соз­дан­ные прак­ти­че­ски од­но­вре­мен­но в раз­ных стра­нах, по­зво­ля­ли вы­пол­нять опе­ра­ции ум­но­же­ния, де­ле­ния, из­вле­че­ния квад­рат­ных, ку­бич. кор­ней, а так­же вы­чис­ле­ния пло­ща­дей, объ­ё­мов и т. д. В кон. 16 в. был раз­ра­бо­тан ма­те­ма­тич. ме­тод, зна­чи­тель­но уп­ро­стив­ший вы­пол­не­ние слож­ных ас­тро­но­мич. вы­чис­ле­ний пу­тём за­ме­ны опе­ра­ции ум­но­же­ния бо­лее про­стой опе­ра­ци­ей сло­же­ния со­глас­но со­от­но­ше­нию $2\sin (a)\sin (b)=\cos (a - b)-\cos (a + b)$.

Клю­че­вым со­бы­ти­ем в ис­то­рии вы­чис­ле­ний ста­ло изо­бре­те­ние ло­га­риф­мов Дж. Не­пе­ром (ок. 1594, опубл. в 1614). Для уп­ро­ще­ния и ус­ко­ре­ния вы­чис­ле­ний ста­ли соз­да­вать­ся ма­те­ма­тич. таб­ли­цы (ло­га­риф­мов, три­го­но­мет­рич. функ­ций и др.), что сти­му­ли­ро­ва­ло ра­бо­ты по ме­ха­ни­за­ции вы­чис­ле­ний. Бы­ли изо­бре­те­ны ло­га­риф­мич. шка­лы (Э. Ган­тер, 1620), за­тем разл. кон­ст­рук­ции ло­га­риф­мич. ли­не­ек. Од­на­ко до сер. 19 в. раз­ви­тие В. т. бы­ло свя­за­но гл. обр. с соз­да­ни­ем спе­циа­ли­зир. вы­чис­лит. ма­шин и ин­ст­ру­мен­тов, как пра­ви­ло ана­ло­го­вых, пред­на­зна­чен­ных для при­бли­жён­но­го ре­ше­ния уз­ко­спе­ци­аль­ных за­дач (пла­ни­метр, ин­те­граф и т. д.).

С сер. 19 в. наи­боль­шее раз­ви­тие по­лу­чи­ли циф­ро­вые уст­рой­ст­ва В. т., в пер­вую оче­редь ме­ха­нич. ариф­мо­мет­ры и сум­ми­рую­щие ма­ши­ны. Это­му спо­соб­ст­во­ва­ли улуч­ше­ние спо­со­бов вво­да дан­ных (кла­виш­ный ввод) и вы­во­да ре­зуль­та­тов (пе­чать), по­яв­ле­ние элек­трич. при­во­да. В 1834 впер­вые бы­ла сфор­му­ли­ро­ва­на идея уни­вер­саль­ной вы­чис­лит. ма­ши­ны (про­ект ана­ли­тич. ма­ши­ны Ч. Бэб­бид­жа).

Важ­ным эта­пом раз­ви­тия В. т. ста­ла раз­ра­бот­ка счёт­но-пер­фо­ра­ци­он­ных ма­шин (Г. Хол­ле­рит, 1889) с ав­то­ма­ти­зир. вво­дом дан­ных с пер­фо­карт и та­бу­ля­тором на ос­но­ве про­стей­ших элек­тро­меха­нич. ре­ле. С сер. 1930-х гг. на­чал­ся пе­ре­ход от ре­ле к элек­трон­ным лам­пам, за­вер­шив­ший­ся соз­да­ни­ем ЭВМ (1940-е гг.). Пер­вые ЭВМ ис­поль­зо­ва­лись для мас­штаб­ных рас­чё­тов (бал­ли­стич. таб­ли­цы, рас­чё­ты в ядер­ной фи­зи­ке и др.).

В сер. 19 в. ма­те­ма­ти­ки О. де Мор­ган, Дж. Буль и У. С. Дже­вонс за­ло­жи­ли ос­но­вы ма­те­ма­тич. ло­ги­ки. Её ап­па­рат был при­ме­нён (1-я пол. 20 в.) для соз­да­ния тео­рии ре­лей­но-кон­такт­ных схем (А. На­ка­ши­ма, 1936, Япо­ния; К. Шен­нон, 1938, США; В. И. Шес­таков, 1938, Рос­сия), став­шей ос­но­вой про­ек­ти­ро­ва­ния средств В. т. Ис­клю­чи­тель­ное зна­че­ние име­ла фор­ма­ли­за­ция по­ня­тия ал­го­рит­ма в ра­бо­тах Э. Л. По­ста (США) и А. М. Тью­рин­га (1936). В даль­ней­шем боль­шой вклад в раз­витие тео­рии и прак­ти­ки В. т. (ар­хи­тек­ту­ра вы­чис­лит. ма­шин, про­грам­ми­ро­вание, опе­ра­ци­он­ные сис­те­мы) вне­сли Дж. фон Ней­ман, С. А. Ле­бе­дев, А. М. Тью­ринг, А. А. Ля­пу­нов, В. М. Глуш­ков, М. Уилкс и др. учё­ные.

В сер. 1950-х гг. бы­ли раз­ра­бо­та­ны вы­со­ко­про­из­во­ди­тель­ные ЭВМ на по­лу­про­вод­ни­ко­вой эле­мент­ной ба­зе, по­зволив­шие соз­дать раз­лич­ные ин­фор­ма­ци­он­ные и пла­но­во-эко­но­мич. сис­те­мы для пром-сти (пла­ни­ро­ва­ние про­из­вод­ст­ва, бух­гал­те­рия и др.), транс­пор­та (дис­пет­чер­ские сис­те­мы, сис­те­мы бро­ни­ро­ва­ния и про­да­жи би­ле­тов), тор­гов­ли (склад­ской учёт, об­ра­бот­ка за­ка­зов), фи­нан­со­во-кре­дит­ной сфе­ры (ве­де­ние сче­тов, учёт че­ков и др.), а так­же ав­тома­ти­зир. сис­тем уп­рав­ле­ния (АСУ). Но­вое при­ме­не­ние вы­чис­лит. ма­шин по­влек­ло рас­ши­ре­ние и раз­ви­тие со­пут­ст­вую­ще­го обо­ру­до­ва­ния (сред­ст­ва вво­да-вы­во­да, внеш­няя па­мять и др.), во мно­гом оп­ре­де­ляю­ще­го ка­че­ст­во ин­тер­фей­са поль­зо­ва­те­ля с ЭВМ и воз­мож­но­сти об­ра­бот­ки ин­фор­ма­ции.

С кон. 1960-х гг. в ре­зуль­та­те даль­ней­ше­го со­вер­шен­ст­во­ва­ния эле­мент­ной ба­зы (изо­бре­те­ние ин­те­граль­ных схем, БИС и СБИС) су­ще­ст­вен­но по­вы­ша­ет­ся бы­ст­ро­дей­ст­вие и на­дёж­ность ЭВМ, рас­ши­ря­ют­ся функ­цио­наль­ные воз­мож­но­сти, умень­ша­ют­ся га­ба­ри­ты и по­треб­ляе­мая мощ­ность, уде­шев­ля­ет­ся про­из-во. Раз­ра­бот­ка ми­ни-ЭВМ и мик­ро­ЭВМ рас­ши­ри­ла круг за­дач, ус­пеш­но ре­шае­мых В. т. Соз­да­ют­ся раз­ви­тые сис­те­мы уп­рав­ле­ния ба­за­ми дан­ных (СУБД), сис­те­мы ав­то­ма­ти­зи­ро­ва­ния про­ект­ных ра­бот (САПР), со­вер­шен­ст­ву­ют­ся АСУ; боль­шое вни­ма­ние уде­ля­ет­ся раз­ра­бот­ке па­ке­тов при­клад­ных про­грамм (ППП) разл. на­зна­че­ния. По­яв­ля­ют­ся но­вые и раз­ви­ва­ют­ся су­ще­ст­вую­щие язы­ки и сис­те­мы про­грам­ми­ро­ва­ния. Ав­то­ма­ти­за­ция ин­тел­лек­ту­аль­но­го тру­да спо­соб­ст­во­ва­ла воз­ник­но­ве­нию но­вых раз­де­лов ма­те­ма­ти­ки (осо­бен­но ма­те­ма­тич. мо­де­лиро­ва­ния), ло­ги­ки, лин­гвис­ти­ки и пси­хо­ло­гии.

На­ча­лом под­лин­ной ре­во­лю­ции в В. т. ста­ло изо­бре­те­ние мик­ро­про­цес­со­ра (1970-е гг.). Функ­цио­наль­ные бло­ки, ко­то­рые в обыч­ных вы­чис­лит. сис­те­мах на­хо­ди­лись на отд. ин­те­граль­ных схе­мах (про­цес­сор, опе­ра­тив­ная и по­сто­ян­ная па­мять, пор­ты вво­да-вы­во­да, тай­ме­ры, кон­трол­ле­ры пре­ры­ва­ний и др.), ста­ли раз­ме­щать на од­ном кри­стал­ле, что по­зво­ли­ло на­ла­дить мас­со­вое про­из-во пер­со­наль­ных ком­пь­ю­те­ров (ПК). В сер. 1980-х гг. соз­да­ны вы­со­ко­про­из­во­ди­тель­ные мно­го­ма­шин­ные и мно­го­про­цес­сор­ные вы­чис­ли­тель­ные сис­те­мы и су­пер­ЭВМ, реа­ли­зую­щие прин­цип па­рал­лель­ной об­ра­бот­ки ин­фор­ма­ции, вы­чис­ле­ний и управ­ле­ния. По­сто­ян­но рас­ши­ря­ет­ся сфе­ра при­ме­не­ния В. т. Встро­ен­ные уст­рой­ст­ва на ос­но­ве мик­ро­про­цес­со­ров (кон­трол­лер или мик­ро­кон­трол­лер) на­шли ши­ро­кое при­ме­не­ние в пром. ав­тома­ти­ке, кон­троль­но-из­ме­рит. тех­ни­ке, ап­па­ра­ту­ре свя­зи, бы­то­вой тех­ни­ке и др. Боль­шое вни­ма­ние уде­ля­ет­ся соз­да­нию ком­пь­ю­тер­ных сис­тем для ре­ше­ния за­дач ис­кусств. ин­тел­лек­та (за­да­чи ро­бо­то­тех­ни­ки, ма­шин­но­го пе­ре­во­да тек­стов с од­но­го язы­ка на дру­гой, мо­де­ли­ро­ва­ния слож­ных про­цес­сов и яв­ле­ний и др.), а так­же про­бле­ме обес­пе­че­ния на­дёж­но­сти вы­чис­лит. тех­ни­ки.

Со­вер­шен­ст­во­ва­ние те­ле­ком­му­ни­ка­ци­он­ной об­ра­бот­ки ин­фор­ма­ции и раз­ви­тие средств свя­зи при­ве­ли к соз­да­нию боль­ших ин­фор­ма­ци­он­но-вы­чис­лит. се­тей, объ­е­ди­няю­щих разл. клас­сы и ти­пы ЭВМ, а так­же раз­ви­тых ин­фор­ма­ци­он­но-ин­тел­лек­ту­аль­ных сис­тем разл. на­зна­че­ния (напр., Ин­тер­нет). Поль­зо­ва­тель ПК по­лу­чил дос­туп ко всем ре­сур­сам ин­фор­ма­ци­он­ной се­ти, а так­же воз­мож­ность ор­га­ни­зо­вы­вать об­ще­ние лю­бо­го уров­ня ме­ж­ду уда­лён­ны­ми або­нен­та­ми се­ти (пе­ре­пис­ка, ви­део­кон­фе­рен­ция и др.). Всё это при­ве­ло к ра­ди­каль­ным из­ме­не­ни­ям во мно­гих ви­дах дея­тель­но­сти че­ло­ве­ка и по­зво­ли­ло го­во­рить о на­ча­ле ком­пь­ю­те­ри­за­ции че­ло­ве­че­ско­го об­ще­ст­ва в це­лом (см. Вир­туа­ли­за­ция об­щест­ва). На современном этапе развития В. т. не только пассивно меняет методы и способы восприятия человеком объективной реальности (посредством интеграции быстрого контекстного поиска, служб глобального позиционирования и навигации, геолокации, колоссального объёма накопленных и регулярно обновляющихся данных, в т. ч. картографических данных, спутниковых и наземных фотографий и др., распознавания и синтеза человеческой речи в технологиях дополненной реальности), включая мощнейшую социальную составляющую (придающую необходимую и естественную для человеческого восприятия эмоциональную окраску получаемой информации), но и активно внедряется в неё, объединяя множество независимых устройств в динамичные, активно взаимодействующие вычислительные сети (т. н. Интернет вещей, англ. Internet of Things). Переход человечества от постиндустриальной фазы развития к информационной привёл к существенным изменениям в структуре общества, изменению характера труда, вызвал к жизни новые виды проф. деятельности.

См. так­же Вы­чис­ли­тель­ная ма­ши­на, Вир­ту­аль­ная ре­аль­ность, Ин­фор­ма­ци­он­ные тех­но­ло­гии.

Лит.: Апокин И. А., Майстров Л. Е. История вычислительной техники: От простейших счетных приспособлений до сложных релейных систем. М., 1990; Williams M. R. A history of computing technology. 2nd ed. Los Alamitos, 1997; Rheingold H. Tools for thought: the history and future of mind-expanding technology. Camb., 2000; The history of mathematical tables: from Sumer to spreadsheets / Ed. by M. Campbell-Kelly a. o. Oxf., 2003; Yost J. R. The computer industry. Westport, 2005; Шилов В. В. Хроника вычислительных и информационных технологий. Люди. События. Идеи. М., 2005–2006. Ч. 1–2.

  • ВЫЧИСЛИ́ТЕЛЬНАЯ ТЕ́ХНИКА совокупность технич. и математич. средств, методов и приёмов, используемых для механизации и автоматизации решения задач вычислений и обработки информации (2006)
Вернуться к началу