Кто изобрел программу. Они были первыми

Если коротко, то новые языки программирования и другие инструменты создаются на основе уже существующих. Полная аналогия с другими областями техники, где новые станки и материалы позволяют создавать всё более совершенные станки и материалы. Как все станки начались с палки-копалки и кремниевого рубила, так и языки программирования начались с перфокарт и нечитаемого двоичного кода.

Центральный процессор вашего компьютера понимает только программы, написанные на языке ноликов и единичек. Например, команда «прибавить константу 5 к числу, записанному в регистре AL» записывается так:

0000 0100 0000 0101

Здесь 0000 0100 - код операции «прибавить число к регистру AL», а 0000 0101 - двоичное представление числа 5.

На заре индустрии для ввода программы в компьютер нужно было либо перещёлкнуть сотни тумблеров на специальной панели (тумблер ВЫКЛ - нолик, тумблер ВКЛ - единичка), либо пробить дырочки в специальной перфокарте. Ошиблись в одной ячейке из тысячи - программа будет работать неправильно, будьте добры сами найти ошибку методом пристального взгляда.

Ясно, что такой способ программирования жутко неудобен и подвержен ошибкам. Чтобы не тратить время на это занудство, ленивые программисты начали думать, как переложить неблагодарную работу на машину.

Можно один раз хорошенько помучиться и написать на языке ноликов и единичек вспомогательную программу, которая называется ассемблер («сборщик»). Этот волшебный ассемблер принимает на вход человеко-читаемый текст и преобразует его в нолики и единички. Например, та же самая команда «прибавить константу 5 к числу, записанному в регистре AL» записывается на языке ассемблера x86 так:

Думаю, вы согласитесь, что это всё-таки более читаемо, чем 0000 0100 0000 0101. Здесь хотя бы понятно, что речь идёт о сложении (ADD) и числе 5. Теперь уже дело ассемблера преобразовать эту строчку в 0000 0100 0000 0101. На языке ассемблера сложно писать большие программы, процессоры разных производителей могут требовать разных ассемблеров, но всё равно это был большой шаг вперёд.

Дальше инженерную мысль было не остановить. Нужно один раз помучиться, чтобы написать на ассемблере компилятор языка программирования, например Фортрана. Потом ещё немного помучиться, чтобы написать на Фортране компилятор Алгола. Затем передохнуть, помучиться и написать на Алголе компилятор языка CPL. Ещё немного мучений, и можно на основе CPL написать компилятор языка C. Дальше можно уже не мучиться и в свое удовольствие писать на C компиляторы C++, Java, C# и других современных языков. Впрочем, никто не запретит использовать Java чтобы написать ассемблер x86 и замкнуть рекурсию.

В конце XIX века Герман Холлерит в Америке изобрел счетно-перфорационные машины. В них использовались перфокартыдля хранения числовой информации.

Каждая такая машина могла выполнять только одну определенную программу, манипулируя с перфокартами и числами, пробитыми на них.

Счетно-перфорационные машины осуществляли перфорацию, сортировку, суммирование, вывод на печать числовых таблиц. На этих машинах удавалось решать многие типовые задачи статистической обработки, бухгалтерского учета и другие.

Г. Холлерит основал фирму по выпуску счетно-перфорационных машин, которая затем была преобразована в фирму IBM - ныне самого известного в мире производителя компьютеров.

Непосредственными предшественниками ЭВМ были релейные вычислительные машины.

К 30-м годам XX века получила большое развитие релейная автоматика, которая позволяла кодировать информацию в двоичном виде.

В процессе работы релейной машины происходят переключения тысяч реле из одного состояния в другое.

В первой половине XX века бурно развивалась радиотехника. Основным элементом радиоприемников и радиопередатчиков в то время были электронно-вакуумные лампы.

Электронные лампы стали технической основой для первых электронно-вычислительных машин (ЭВМ).

Первая ЭВМ - универсальная машина на электронных лампах построена в США в 1945 году.

Эта машина называлась ENIAC (расшифровывается так: электронный цифровой интегратор и вычислитель). Конструкторами ENIAC были Дж.Моучли и Дж.Эккерт.

Скорость счета этой машины превосходила скорость релейных машин того времени в тысячу раз.

Первый электронный компьютер ENIAC программировался с помощью штеккерно-коммутационного способа, то есть программа строилась путем соединения проводниками отдельных блоков машины на коммутационной доске.

Эта сложная и утомительная процедура подготовки машины к работе делала ее неудобной в эксплуатации.

Основные идеи, по которым долгие годы развивалась вычислительная техника, были разработаны крупнейшим американским математиком Джоном фон Нейманом

В 1946 году в журнале «Nature» вышла статья Дж. фон Неймана, Г. Голдстайна и А. Беркса «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства».

В этой статье были изложены принципы устройства и работы ЭВМ. Главный из них - принцип хранимой в памяти программы, согласно которому данные и программа помещаются в общую память машины.

Принципиальное описание устройства и работы компьютера принято называть архитектурой ЭВМ . Идеи, изложенные в упомянутой выше статье, получили название «архитектура ЭВМ Дж. фон Неймана».

В 1949 году была построена первая ЭВМ с архитектурой Неймана - английская машина EDSAC.

Годом позже появилась американская ЭВМ EDVAC. Названные машины существовали в единственных экземплярах. Серийное производство ЭВМ началось в развитых странах мира в 50-х годах.

В нашей стране первая ЭВМ была создана в 1951 году. Называлась она МЭСМ - малая электронная счетнаямашина. Конструктором МЭСМ былСергей Алексеевич Лебедев

Под руководством С.А. Лебедева в 50-х годах были построены серийные ламповые ЭВМ БЭСМ-1 (большая электронная счетная машина), БЭСМ-2, М-20.

В то время эти машины были одними из лучших в мире.

В 60-х годах С.А.Лебедев руководил разработкой полупроводниковых ЭВМ БЭСМ-ЗМ, БЭСМ-4, М-220, М-222.

Выдающимся достижением того периода была машина БЭСМ-6. Это первая отечественная и одна из первых в мире ЭВМ с быстродействием 1 миллион операций в секунду. Последующие идеи и разработки С.А. Лебедева способствовали созданию более совершенных машин следующих поколений.

Электронно-вычислительную технику принято делить на поколения

Смены поколений чаще всего были связаны со сменой элементной базы ЭВМ, с прогрессом электронной техники.

Это всегда приводило к росту вычислительной мощности ЭВМ, то есть быстродействия и объема памяти.

Но это не единственное следствие смены поколений. При таких переходах, происходили существенные изменения в архитектуре ЭВМ, расширялся круг задач, решаемых на ЭВМ, менялся способ взаимодействия между пользователем и компьютером.

Первое поколение ЭВМ - ламповые машины 50-х годов. Скорость счета самых быстрых машин первого поколения доходила до 20 тысяч операций в секунду (ЭВМ М-20).

Для ввода программ и данных использовались перфоленты и перфокарты.

Поскольку внутренняя память этих машин была невелика (могла вместить в себя несколько тысяч чисел и команд программы), то они, главным образом, использовались для инженерных и научных расчетов, не связанных с переработкой больших объемов данных.

Это были довольно громоздкие сооружения, содержавшие в себе тысячи ламп, занимавшие иногда сотни квадратных метров, потреблявшие электроэнергию в сотни киловатт

Программы для таких машин составлялись на языках машинных команд. Это довольно трудоемкая работа.

Поэтому программирование в те времена было доступно немногим.

В 1949 году в США был создан первый полупроводниковый прибор, заменяющий электронную лампу. Он получил название транзистор. Транзисторы быстро внедрялись в радиотехнику.

Второе поколение ЭВМ

В 60-х годах транзисторы стали элементной базой для ЭВМ второго поколения .

Переход на полупроводниковые элементы улучшил качество ЭВМ по всем параметрам: они стали компактнее, надежнее, менее энергоемкими

Быстродействие большинства машин достигло десятков и сотен тысяч операций в секунду.

Объем внутренней памяти возрос в сотни раз по сравнению с ЭВМ первого поколения.

Большое развитие получили устройства внешней (магнитной) памяти: магнитные барабаны, накопители на магнитных лентах.

Благодаря этому появилась возможность создавать на ЭВМ информационно-справочные, поисковые системы.

Такие системы связаны с необходимостью длительно хранить на магнитных носителях большие объемы информации.

Во времена второго поколения активно стали развиваться языки программирования высокого уровня. Первыми из них были ФОРТРАН, АЛГОЛ, КОБОЛ.

Составление программы перестало зависеть от модели машины, сделалось проще, понятнее, доступнее.

Программирование как элемент грамотности стало широко распространяться, главным образом среди людей с высшим образованием.

Третье поколение ЭВМ создавалось на новой элементной базе - интегральных схемах. С помощью очень сложной технологии специалисты научились монтировать на маленькой пластине из полупроводникового материала, площадью менее 1 см, достаточно сложные электронные схемы.

Их назвали интегральными схемами (ИС)

Первые ИС содержали в себе десятки, затем - сотни элементов (транзисторов, сопротивлений и др.).

Когда степень интеграции (количество элементов) приблизилась к тысяче, их стали называть большими интегральными схемами - БИС; затем появились сверхбольшие интегральные схемы - СБИС.

ЭВМ третьего поколения начали производиться во второй половине 60-х годов, когда американская фирма IBM приступила к выпуску системы машин IBM-360. Это были машины на ИС.

Немного позднее стали выпускаться машины серии IBM-370, построенные на БИС.

В Советском Союзе в 70-х годах начался выпуск машин серии ЕС ЭВМ (Единая Система ЭВМ) по образцу IBM-360/370.

Переход к третьему поколению связан с существенными изменениями архитектуры ЭВМ.

Появилась возможность выполнять одновременно несколько программ на одной машине. Такой режим работы называется мультипрограммным (многопрограммным) режимом.

Скорость работы наиболее мощных моделей ЭВМ достигла нескольких миллионов операций в секунду.

На машинах третьего поколения появился новый тип внешних запоминающих устройств - магнитные диски .

Как и на магнитных лентах, на дисках можно хранить неограниченное количество информации.

Но накопители на магнитных дисках (НМД) работают гораздо быстрее, чем НМЛ.

Широко используются новые типы устройств ввода-вывода: дисплеи , графопостроители .

В этот период существенно расширились области применения ЭВМ. Стали создаваться базы данных, первые системы искусственного интеллекта, системы автоматизированного проектирования (САПР) и управления (АСУ).

В 70-е годы получила мощное развитие линия малых (мини) ЭВМ. Своеобразным эталоном здесь стали машины американской фирмы DEC серии PDP-11.

В нашей стране по этому образцу создавалась серия машин СМ ЭВМ (Система Малых ЭВМ). Они меньше, дешевле, надежнее больших машин.

Машины этого типа хорошо приспособлены для целей управления различными техническими объектами: производственными установками, лабораторным оборудованием, транспортными средствами. По этой причине их называют управляющими машинами.

Во второй половине 70-х годов производство мини-ЭВМ превысило производство больших машин.

Четвертое поколение ЭВМ

Очередное революционное событие в электронике произошло в 1971 году, когда американская фирма Intel объявила о создании микропроцессора .

Микропроцессор - это сверхбольшая интегральная схема, способная выполнять функции основного блока компьютера - процессора

Микропроцессор - это миниатюрный мозг, работающий по программе, заложенной в его память.

Первоначально микропроцессоры стали встраивать в различные технические устройства: станки, автомобили, самолеты . Такие микропроцессоры осуществляют автоматическое управление работой этой техники.

Соединив микропроцессор с устройствами ввода-вывода, внешней памяти, получили новый тип компьютера: микроЭВМ

МикроЭВМ относятся к машинам четвертого поколения.

Существенным отличием микроЭВМ от своих предшественников являются их малые габариты (размеры бытового телевизора) и сравнительная дешевизна.

Это первый тип компьютеров, который появился в розничной продаже.

Самой популярной разновидностью ЭВМ сегодня являются персональные компьютеры

Появление феномена персональных компьютеров связано с именами двух американских специалистов: Стива Джобса и Стива Возняка.

В 1976 году на свет появился их первый серийный ПК Apple-1, а в 1977 году - Apple-2.

Сущность того, что такое персональный компьютер, кратко можно сформулировать так:

ПК - это микроЭВМ с «дружественным» к пользователю аппаратным и программным обеспечением.

В аппаратном комплекте ПК используется

цветной графический дисплей,

манипуляторы типа «мышь»,

«джойстик»,

удобная клавиатура,

удобные для пользователя компактные диски (магнитные и оптические).

Программное обеспечение позволяет человеку легко общаться с машиной, быстро усваивать основные приемы работы с ней, получать пользу от компьютера, не прибегая к программированию.

Общение человека и ПК может принимать форму игры с красочными картинками на экране, звуковым сопровождением.

Неудивительно, что машины с такими свойствами быстро приобрели популярность, причем не только среди специалистов.

ПК становится такой же привычной бытовой техникой, как радиоприемник или телевизор. Их выпускают огромными тиражами, продают в магазинах.

С 1980 года «законодателем мод» на рынке ПК становится американская фирма IBM.

Ее конструкторам удалось создать такую архитектуру, которая стала фактически международным стандартом на профессиональные ПК. Машины этой серии получили название IBM PC (Personal Computer).

В конце 80-х - начале 90-х годов большую популярность приобрели машины фирмы Apple Corporation марки Macintosh. В США они широко используются в системе образования.

Появление и распространение ПК по своему значению для общественного развития сопоставимо с появлением книгопечатания.

Именно ПК сделали компьютерную грамотность массовым явлением.

С развитием этого типа машин появилось понятие «информационные технологии», без которых уже становится невозможным обойтись в большинстве областей деятельности человека.

Есть и другая линия в развитии ЭВМ четвертого поколения. Это - суперЭВМ. Машины этого класса имеют быстродействие сотни миллионов и миллиарды операций в секунду.

Первой суперЭВМ четвертого поколения была американская машина ILLIAC-4, за ней появились CRAY, CYBER и др.

Из отечественных машин к этой серии относится многопроцессорный вычислительный комплекс ЭЛЬБРУС.

ЭВМ пятого поколения - это машины недалекого будущего. Основным их качеством должен быть высокий интеллектуальный уровень.

Машины пятого поколения - это реализованный искусственный интеллект.

Многое уже практически сделано в этом направлении.

Программный пакет Microsoft Office является самым кассовым и популярным продуктом на данный момент и самым известным продуктом из этого семейства является Microsoft Word (WinWord, MS Word или просто Word) . История создания программы уходит в далекие 80-е.

Отцом Microsoft Word принято считать американского программиста Ричарда Броди. Первая версия была написана в 1983 году и была предназначена только для DOS. Первый блин, как говорится, вышел комом. Продажи продукта были ничтожно малы, а объяснялось это выходом программы-конкурента, под названием WordPerfect. Однако, уже через 2 года на свет появилась новая версия 3.0, которая была ориентирована на операционную систему Macintosh. Эта версия нашла в мире своего покупателя и постепенно начала отвоевывать позиции у конкурентов. Еще через 2 года вышло обновление версии 3.0 — Microsoft Word 3.1.

Что касается Windows, то первая версия Word для этой MS была выпущена в 1989 году. Цена за нее была не маленькая — 500$ на территории США. В программе сразу бросалась в глаза схожесть с Macintosh, например (для сохранения сочетание клавиш Ctrl+S, для копирования — Ctrl+C). Ровно через год, в 1990, на свет появилась новая версия OC Windows 3.0. Под этой версией Word работал просто безупречно (версии x386 и x286 были менее производительны). Что касается главного конкурента Word’a — WordPerfect, то у них не получилось создать рабочую версию, которая бы работала на OC Windows и это стало для WordPerfect смертоносным моментом. Далее на рынке текстовых редакторов была только одна программа — Microsoft Word.

Все продукты из пакета Microsoft Office имеют возможность использовать макроязык, для расширения своих возможностей. Microsoft Word не является исключением. В 90-х годах таким языком был WordBasic, а с выпуском Word 97 появился знаменитый макроязык Visual Basic for Application(VBA, макроязык для приложений). С появлением VBA в Word’е активизировались хакеры, которые писали, так называемые, «макровирусы», которые встраивались в документ. Поэтому компания Microsoft рекомендует ставить наивысший уровень безопасности в настройках, при работе в Word. Также рекомендуется использовать антивирусное программное обеспечение. Хакер Мак-Намарой был первым, кто создал макровирус, которые заражал документы Word. Далее макровирусы стали писаться регулярно.

Что касается наших дней, то Microsoft Office по-прежнему остается лидером программного обеспечения в сфере текстовых редакторов. Однако в 2009 канадская компания i4i подала на Microsoft в суд, за незаконное использование XML-файлов, патент которых принадлежит как раз канадцам. В итоге суд штата Техас наложил запрет на продажу Microsoft Word на территории США.

Забавные курьезы Microsoft Word.

Многие критикуют Word за непонятные курьезы, которые находили в программе очень часто. Например:

1. Знаменитая фраза «Съешь ещё этих мягких французских булок, да выпей чаю.» Если эту фразу ввести в версии Word до версии 2007, то вы будете удивлены. После нажатия клавиши Enter эта надпись разрастется на сотню страниц, как-будто она была заменена какой-то матрицей.

2. Также в версии раньше 2007 есть еще несколько прикольных штучек. Если ввести в любом месте документа Word функцию «=rand(x,y)» (без кавычек), то при нажатии клавиши Enter произойдет замена функции на определенный текст.

3. Функция «lorem». Если ввести эту функцию в документе, то данная строка заменится текстом из сайта Lorem Ipsum.

4. Word не различал буквы Ё и Е до версии 2003. Поэтому фразу «ёхать нужно мёдлённо» он считал верной.

5. Есть один прикол, которые сохранился в Word и по сей день. Если ввести фразу «Хочу избежать службу в армии», то орфография предложит вариант написания «Никому не удалось избежать службы в армии».

Многие считают это ремесло непонятным настолько, что нет никаких шансов разобраться в принципах даже теоретически.
Попытаюсь объяснить как это происходит, что называется, на пальцах.

Для написания программ используются языки программирования, которые разделяют на низкоуровневые, высокоуровневые и сверхвысокоуровневые, а какой из них какой и чем отличается станет ясно чуть позже. Но забегая вперед добавлю, что каждый язык создан для определенных задач и не всегда одну и ту же задачу можно реализовать на разных языках.
Для понятности, буду приводить примеры на бытовых приборах и задачах, с которыми мы сталкиваемся каждый день.
Итак, задача - нарезать хлеб к обеду. Для человека простейшая задача - чего его там резать-то, взял и нарезал, правда?
Самый главный навык программиста, без которого ничего не получится - умение разделять задачу на последовательность действий. Чем ниже уровень языка программирования, тем более детально нужно описывать эту последовательность.

Приведу пример, как выглядела бы программа по нарезке хлеба для нашего тела

Задача "нарезать хлеба" на языке программирования высокого уровня

1.Открыть правой рукой хлебницу;
__2.Взять булку хлеба правой рукой;
__3.Положить хлеб на разделочную доску; (предположим, что доска уже лежала на столе)
__4.Открыть правой рукой верхний ящик стола;
__5.Найти блестящий нож, длиной 20 см, с черной ручкой;
__6.Взять нож в правую руку;
__7.Поднести нож к хлебу;
__8.Зафиксировать хлеб левой рукой, взявшись за левый край булки;
__9.Расположить нож строго над правым ребром булки хлеба;
__10.Повторять следующие действия 5 раз:
____10.1.Отступить влево на сантиметр;
____10.2.Повторять следующие действия, пока лезвие ножа не не коснется доски:
________10.2.1.Прижать нож к хлебу;
________10.2.2.Совершить ножом возвратно поступательное движение вперед-назад;
____10.3.Поднять нож вверх;
__11.Положить нож в ящик;
__12.Отпустить левой рукой хлеб.
Все, программа по нарезке хлеба в количестве пяти кусков готова, можно ее продолжить, описав стирание крошек со стола, укладывания нарезанных кусочков на тарелочку и т.д.

Отладка программы

Запускаем программу и смотрим, как она работает:
Ой... вместе с пятым куском и палец отрезал...
чёрт! остановить программу!
Я же не написал как именно нужно зафиксировать хлеб левой рукой, схватился как попало и большой палец торчал в сторону...
Возвращаемся к строчке "Зафиксировать хлеб левой рукой, взявшись за левый край булки;"
После нее пишем:
"Поджать большой палец левой руки влево, к ладони;"
Запускаем программу
Ой... на строчке "Положить нож в ящик;" нож упал на пол...
Проклятье! оказывается, стол стоит немного под наклоном и ящик сам закрылся...
Возвращаемся к коду и перед строчкой "Положить нож в ящик;" пишем "Открыть правой рукой верхний ящик стола;"
Заметили ошибку? Нет?!
Как мы можем открыть ящик правой рукой, если в этой руке нож? Значит, сначала нужно положить нож на стол, потом открыть ящик, снова взять нож и т.д.
И делаем мы это до тех пор, пока хлеб не будет нарезан как следует, без повреждения мебели и пальцев.
Вот, примерно так происходит отладка
С опытом начинаешь писать программы, которые работают с первого раза, допуская минимум ошибок, а проверка "открыт ли ящик", перед складыванием в него чего-то, входит в привычку.

Когда какие-то операции совершаются постоянно, такие как нарезка хлеба, мойка посуды и т.д., то программисты их описывают в виде процедур.
Процедура - набор определенных действий, спрятанный под одной командой.
Таким образом, текст программы, который я приводил выше, можно поместить в процедуру под названием НарезатьХлеба(параметр), где в качестве параметра будем указывать количество кусков

в результате, программа с использованием процедур будет выглядеть так:
__ЗайтиНаКухню();
__НарезатьХлеба(5);
__ПоставитьХлебНаСтол();
__ПомытьПосуду();
и нет предела совершенству

Теперь о языке низкого уровня

на нем пришлось бы описывать эту задачу еще более детально, вплоть до того, какими пальцами и с каким усилием нужно держать нож, что "открыть ящик" - это совершить последовательность действий все той же рукой с использованием кисти, пальцев, мышц предплечья, усилий в килограммах на сантиметр и т.д. Пришлось бы даже описать что такое правая рука, где она находится и не забыть проверить есть ли она вообще в наличии...
Но когда-то, не было и низкоуровневых языков программирования и его писали на машинных кодах, т.е. программа выглядела в виде последовательностей единиц и нулей, это были темные времена.

Стоит немного рассказать что такое высокоуровневый язык и зачем нужен низкоуровневый, если проще писать на высокоуровневом?
Высокоуровневый язык был написан на низкоуровневом, в него были заложены команды, в виде процедур, подразумевающие последовательность действий, таких как "открыть ящик", "взять нож в руку" и т.д. но если по какой-то причине потребуется взять нож только двумя пальцами, потому что ручка сломана или отсутствует, например, то сделать этого не удастся, ибо команда "взять нож в руку" подразумевает использование всех пяти пальцев. Для таких ситуаций в высокоуровневых языках есть возможность делать вставки кода на низкоуровневом языке и вместо стандартной команды "взять нож в руку" пишется код на низком уровне под нож со сломанной ручкой.
Человек все эти операции делает не задумываясь, но машина так не умеет, ей нужно подробно объяснить что, как и в какой последовательности.
Сверхвысокоуровневые языки являются узкоориентированными на определенные задачи, например, для работы на кухне, они включают набор специальных команд и код на них выглядел бы примерно, как программа с использованием процедур, что описана выше.

Вы наверняка сталкивались с тем, что какие-то программы работают только под Windows, например, и их нет под Android или наоборот, хотя функции, казалось бы, обычные, и почему на телефон с Windows Phone нельзя установить Android?
Объясню на примере все той же программы для кухни: в тексте программы сказано "Найти блестящий нож, длиной 20 см, с черной ручкой в верхнем ящике стола", например, это для Windows. Однако, в андройде нет верхнего ящика стола, ножи там хранятся в настенном шкафу, т.е. процедура открытия ящика должна быть заменена на процедуру открытия шкафа, согласитесь - они разные! Но и нож там лежит длиной не 20 см, а в 25, он вовсе не блестящий и ручка у него не черная, а синяя. Поэтому, чтобы нарезать хлеба, нужно существенно переписать программу, хотя результат будет такой же. Для этого существуют кросплатформенные программы, которые могут работать под разными системами, т.е. на разных кухнях, ибо программисты предусмотрели оба варианта. Это, конечно, замечательно, но у них есть и минусы: если у вас всегда используется только кухня с ящиками в столах, то зачем вам код, который умеет работать со шкафами? А место он занимает. Это все равно что купить микроволновку, у которой в комплекте идут две дверки, одна предназначена для открывания влево, а другая вправо и еще у этой печки есть ниша, в которую можно положить ненужную дверку, но из-за этой ниши микроволновка выше на 10 мс. Вы поставите нужную дверку, а ниша будет занимать место.