История информационных технологий

История информационных технологий

2-е издание, исправленное

Левин В.И.

Национальный Открытый Университет “ИНТУИТ”
2016

2

УДК 004(091)(07)
ББК 18
Л36
История информационных технологий / Левин В.И. - M.: Национальный Открытый Университет
“ИНТУИТ”, 2016 (Основы информационных технологий)
ISBN 978-5-94774-677-8

Программа курса построена в соответствии с “History in the computing curriculum”, предложенной
IEEE, включает описание эволюции от первых вычислительных механизмов до современного
аппаратного и программного обеспечения, сетей и средств интерактивного взаимодействия человека
с машиной.

(c) ООО “ИНТУИТ.РУ”, 2007-2016
(c) Левин В.И., 2007-2016

3

Основные определения и области применения информации

В начале XXI века человечество вступило в эпоху новой научно-технической
революции - информационной. В XX веке удалось овладеть многими тайнами
превращения вещества и энергии и использовать эти знания для улучшения качества
жизни. Примером может служить создание и широкое распространение атомной
энергетики.

Но наряду с веществом и энергией в жизни человека огромную роль играет
информация - самые разнообразные сведения, сообщения, известия, знания и умения,
которые он получает из окружающего мира. И с каждым веком, десятилетием и годом
роль информации в жизни человека все увеличивается.

В старых словарях и энциклопедиях, например, в Малой Советской энциклопедии 1929
года информация объяснялась просто как осведомление. Однако в середине 20 века
понятие информация приобрело гораздо более широкий и даже всеобъемлющий
смысл, присущий не только всей живой природе - человеку, животным, растениям, но
и автоматическим устройствам в технике, например, роботам. В современном “Словаре
русского языка” С.И. Ожегова слово “информация” - это сведения об окружающем
мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком или специальным
устройством.

В наше время, особенно после создания и всеобщего распространения компьютеров
информация превратилась в общенаучное понятие, включающее обмен сведениями
между людьми, человеком и автоматом, обмен сигналами в животном и растительном
мире, передачу наследственных признаков от клетки к клетке, от организма к
организму. Информация стала основным, базовым понятием кибернетики - науки об
управлении в живой природе и технике. Наряду с веществом и энергией информация
стала одним из основных понятий окружающего нас мира.

Каждый человек с момента рождения, а если точнее, то даже еще в утробе матери
окружен информацией, которую он воспринимает с помощью всех органов чувств слуха, зрения, обоняния, осязания, вкуса. Для человека, животного или растения информация представляет собой отражение окружающего их реального мира, то есть
сведения, которые один реальный объект содержит о другом реальном объекте - это
неотъемлемое свойство живой природы.

Понятие информация всегда связано с объектом реального мира, свойство которого
она отражает. Информация не может возникнуть “из ничего”. Ее можно получить,
записать (или запомнить), передать, воспроизвести или стереть. Все это связывает ее с
реальным миром. Но одно свойство отличает информацию от реального мира, от
материи и энергии. Ведь если от одного объекта передать некоторое количество
вещества или энергии другому объекту, то в первом объекте вещества или энергии
станет меньше на это количество, а во втором - больше. В противоположность этому,
при передаче информации от одного объекта другому, в первом ее количество не
уменьшается, а во втором - увеличивается. Ведь если Вы поделитесь какой-нибудь
новостью с другими людьми, они ее узнают, но она и у Вас останется.

4

Особенно быстро ее роль возросла после изобретения в середине XX века компьютера
- машины для приема, переработки, хранения и выдачи информации. Компьютер
является цифровой машиной, в которой информация представляется в виде чисел, как
правило, в двоичной системе счисления. Любая информация (например, зрительная
или звуковая), за исключением числовой, в компьютере кодируется, т.е. представляется
в виде чисел, а затем перерабатывается в соответствии с заложенной программой.

Появление и широкое распространение компьютеров предоставило человеку
совершенно новые возможности поиска, получения, накопления, передачи и, главное,
обработки информации.

Компьютер был изобретен как средство для скоростных вычислений, своего рода
быстродействующий арифмометр. Однако постепенно к его вычислительным
возможностям добавились функции почти всех предшествовавших средств
коммуникации, превратив его в главное орудие построения современного
информационного общества. Сегодня уже нельзя перечислить все сферы применения
компьютера. В связи с этим наиболее остроумным определением назначения
компьютера можно считать следующее: “Компьютер есть средство решения тех задач,
которые человек в состоянии ему поручить на данном уровне развития техники”.

С появлением компьютеров сформировалась информатика - наука об общих свойствах
и закономерностях информации, методах ее поиска, передачи, хранения, обработки и
использования в различных сферах деятельности человека. Термину информатика
предшествовал термин кибернетика, которым называли исследования, связанные с
использованием информации в системах автоматического управления. Cлово
кибернетика (от греческого kibernetike - искусство управления) - название книги
великого математика XX века Норберта Винера - стало названием новой науки
кибернетики. Но постепенно выяснилось, что кибернетика - это лишь часть более
общей науки информатики. В англоязычных странах ее стали называть
вычислительной наукой (Computer Science, от английского слова сompute - вычислять).
Во франкоязычных странах появился аналогичный термин информатика (informatique).
Этот термин в нашей стране и стал названием науки информатики. Она включает в
себя теоретическую информатику (в том числе математическую логику и теорию
информации), кибернетику, программирование, информационные системы,
вычислительную технику, информатику в природе и обществе, проблемы создания
искусственного интеллекта.

Поток информации, который получал древний человек, был довольно ограничен.
Восход солнца “сообщал” древнему человеку о том, что пора пробуждаться, а заход
солнца - о том, что пора спать. Рычание диких животных заставляло человека
спрятаться от них, горький вкус пищи заставлял выплюнуть ее, чтобы не отравиться,
палящее солнце - спрятаться в тень, а дождь или гроза - спрятаться в пещеру или
хижину. Информация помогала древнему человеку выжить среди опасностей дикой
природы.

Современный человек получает целую лавину информации: знания, приобретенные
при общении с другими людьми, животными; содержание книг, газет, журналов;
сообщения по радио и телевидению; реклама; впечатления от посещения кино, театров,

5

музеев и концертов, прослушивания звукозаписей, туристических поездок и многое
другое.

В наше время информация систематически распространяется через средства массовой
информации (СМИ) - печать, радио, телевидение, кино, звукозапись, видеозапись - с
целью утверждения духовных ценностей данного общества и оказания
идеологического, политического, экономического или организационного воздействия
на оценки, мнения и поведение людей. При этом используются реклама, агитация и
пропаганда.

Реклама (франц. reclame, от лат. reclamo — выкрикиваю) - это информация о
потребительских свойствах товаров и видах услуг с целью создания спроса на них;
популяризация произведений литературы, искусства и др. Есть такое шутливое
определение: реклама – это средство уговорить Вас купить ненужную Вам вещь за
деньги, которых у Вас нет.

Агитация (от лат. agitatio — приведение в движение, побуждение к чему-либо) - это
распространение идей для воздействия на сознание, настроение, общественную
активность масс с помощью устных выступлений, средств массовой информации.
Агитация тесно связана с пропагандой.

Пропаганда (от лат. propaganda — подлежащее распространению) - это
распространение политических, философских, научных, художественных и других
идей в обществе; в более узком смысле — политическая или идеологическая
пропаганда с целью формирования у широких масс населения определенных взглядов.

За последние годы появилось понятие Пи-Ар (пиар) (англ. сокр. PR — public relations,
букв. — общественные отношения), особый вид деятельности, направленный на
формирование общественного мнения по широкому спектру вопросов (политическая
акция, избирательная кампания, бизнес, производство, благотворительность, реклама и
т. д.). Связь с общественностью осуществляется специалистами в области пиар (так
называемыми пиарщиками) посредством рекламы, паблисити, постоянных контактов
со СМИ и др.

Существующие с древних времен разведка и шпионаж своей целью имеют сбор
информации о противнике или иностранном государстве, а промышленный шпионаж добыть информацию о производственных секретах фирм-конкурентов.

Разведка - это сбор и анализ информации о действующем или вероятном противнике, о
местности, а шпионаж - это похищение и передача секретной информации,
содержащей государственные и военные тайны, иностранному государству.

Шпионаж начинается с поиска источника - лица, имеющего доступ к секретной
информации, затем осуществляется его вербовка разведчиком. Источник становится
агентом и передает секретную информацию иностранному государству, а в случае
промышленного шпионажа - конкурирующей фирме. Важнейшим звеном этой цепи
является источник, имеющий доступ к секретной информации. Разведчика,
работающего с агентом-источником, можно заменить, а при потере источника
перестает работать вся цепочка получения секретной информации.

6

С зарождением человеческой цивилизации возникло умение сообщать информацию
одним людям так, чтобы она не становилась известной другим. Пока люди
использовали для передачи сообщений только голос и жесты, сделать это было
нетрудно - нужно было только исключить присутствие в непосредственной близости от
разговаривающих тех людей, для которых сообщаемые сведения не были
предназначены. Однако часто внешние обстоятельства не позволяли им укрыться от
посторонних ушей и глаз для проведения конфиденциальной беседы. Для действия в
подобных обстоятельствах была создана система сообщений, кодированных речью или
жестами. С возникновением письменности задача обеспечения секретности и
подлинности передаваемых сообщений стала особенно актуальной. И тогда возникла
криптография – тайнопись, система изменения письма с целью сделать текст
непонятным для непосвященных лиц.

Криптография использовалась уже в древнем Египте, Вавилоне, Греции и Риме. До нас
дошел шифр Юлия Цезаря, способ, которым он прятал свои записи от любопытных
глаз.

Информация имеет ценность, когда она несет в себе какую-то неожиданность,
например, об исходе президентских выборов или результате футбольного матча.
Сообщение о том, что у собаки есть хвост, а у человека его нет, никакой новой
информации не несет.

Чем больше случайных исходов имеет интересующее нас явление, тем больше
информации оно несет. Ценность информации зависит от того, сможет ли получатель
использовать ее для решения какой-нибудь задачи. Так, прогноз погоды по Москве
важен для москвича. В то же время для жителя Магадана этот московский прогноз
погоды практически бесполезен.

Каковы же основные виды информации? По способам восприятия она делится на
оптическую или визуальную, звуковую или аудиальную, тактильную, обонятельную и
вкусовую (соответствующую пяти ссылка: органам чувств http://old.intuit.ru/department/history/ithistory/0/Dop.zip). По форме представления она
делится на текстовую, числовую, графическую и звуковую, а по общественному
значению – на массовую (обыденную, общественно-политическую, эстетическую),
специальную (научную, производственную, техническую, управленческую, знания,
умения, прогнозы, планы, чувства, интуицию) и личную.

Одним из видов информации является и дезинформация - распространение
искаженных или заведомо ложных сведений. Цель ее - ввести в заблуждение военного
противника или конкурента в промышленности, бизнесе. Часто дезинформация
осуществляется в пропагандистских целях. Примером может служить пропаганда в
фашистской Германии и при сталинской коммунистической диктатуре.

А каковы же основные свойства информации? Это объективность, достоверность,
полнота, актуальность, ценность (или полезность) и ясность (понятность).

Информация нужна человеку для ориентирования в окружающем мире и принятия
решений о своих дальнейших действиях, причем конкретно, в нужное время.

7

Для хранения, передачи информации и представлении ее на каком-нибудь
материальном носителе (камне, бумаге, магнитной пленке) используется кодирование с
помощью знаков (символов) и набора знаков – алфавита. Один из видов кодирования –
это шифрование, то есть кодирование на языке, понятном только получателю
сообщения.

Существует множество языков кодирования: разговорные, мимики и жестов, рисунков
и чертежей, науки (математики, физики, химии), искусства (живописи, музыки,
скульптуры, архитектуры) и специальные (азбука Морзе, азбука Брайля для слепых, и
программирование, то есть кодирование на языке, “понятном” компьютеру).

Информация всегда связана с материальным носителем, то есть средой для записи и
хранения информации. В качестве носителей информации используются материальные
предметы, волны (например, радиоволны, звуковые и ультразвуковые), различные
состояния вещества (например, аморфное или кристаллическое).

Сигнал – это способ передачи информации. Он представляет собой физический
процесс, имеющий информационное значение. Сигнал может быть непрерывным или
дискретным. Сигналы, передаваемые в электрической форме (с помощью
электромагнитных волн) наиболее выгодны для передачи информации. Они не требуют
движущихся механических устройств, медленных и подверженных поломкам.
Скорость их передачи приближается к максимально возможной в природе – скорости
света. Кроме того, электрические сигналы легко обрабатывать и преобразовывать с
помощью быстродействующих электронных устройств.

Своим появлением человеческое общество обязано общественному труду и
информационным процессам и технологиям, которые существуют столько
тысячелетий, сколько существует человеческое общество.

Процессы получения, хранения, транспортировки (то есть передачи на расстояние),
преобразования и представления информации называют информационными
процессами.

Что же такое информационные технологии? Это система приемов, способов и методов
осуществления информационных процессов. Часто под информационными
технологиями понимают также технические и программные средства реализации
информационных процессов. Потребность человека общаться с окружающими его
людьми, то есть выразить и передать информацию, привела к появлению языка и речи древнейшей информационной технологии. Дальнейшие этапы - это изобретение
книгопечатания, почты, телеграфа, телефона, радио, телевидения, космической связи и,
наконец, компьютеров, Интернета и электронной почты.

Информационные технологии можно делить по принципу “до” появления
компьютеров и “после” их появления, так же как летоисчисление мы делим на два
периода - “до нашей эры” и “нашей эры”. Появление компьютеров - это новая эра
информационных технологий: цифровая.

Однако не следует забывать, что эра компьютеров не могла наступить без
основополагающих открытий в области электричества и прежде всего без работ Л.

8

Гальвани, А. Вольта, А. Ампера, М. Фарадея, Д. Максвелла, Г. Герца.

Областями применения информационных технологий являются такие услуги, как связь
и развлечения, системы поддержки деятельности в управленческой, производственной,
научной, коммерческой и других сферах, потребительская электроника, например,
аудио- и видеосистемы.

Особенность современных информационных технологий заключается в том, что в них
предметом и продуктом труда является информация, а орудиями труда служат средства
вычислительной техники и связи.

К информационным технологиям относятся средства записи, хранения, обработки,
передачи на расстояния (средства связи - сигнализация, почта, телеграф, телефон,
радио, телевидение) и воспроизведения информации.

Человек живет в пространстве и времени. В пространстве он может перемещаться, в
том числе с помощью самых различных видов транспорта - от телеги до космического
корабля. Но во времени он перемещаться не может - ни в прошлое, ни в будущее.

Информационные технологии дают возможность человеку получать сведения о
событиях не только в данном месте и настоящем времени, но и в других местах и
прошлом времени. Первое - информацию о событиях в других местах - обеспечивают
средства связи. Второе - информацию о событиях в прошлом времени - физические
тела - носители информации или устройства памяти (камень, бумага, книга,
грампластинка, фотография, кинопленка, магнитная пленка, дискета, компакт-диск,
карта флэш-памяти и др.), в которые эта информация вносится и сохраняется во
времени, другими словами, запоминается с целью последующего воспроизведения. Что
называется, не сходя с места человек может узнавать о событиях, происходящих в
настоящее время в других местах и происходивших в прошлом.

Существуют два способа получения информации – синхронный и асинхронный.

При синхронном способе ее получатель должен присутствовать при самом событии разговоре, показе телефильма или радиопередаче. Для ее получения он должен
синхронизироваться по времени с ее передачей. Человек всегда, с момента изобретения
письменности с помощью носителей информации, старался “законсервировать
информацию” - о событиях, при которых он не присутствовал лично, либо о событиях,
при которых он присутствовал, но хотел бы сохранить их в памяти, чтобы снова узнать
о них в любое удобное для него время. Это и есть асинхронный способ получения
информации, обеспечивающий свободу выбора.

Патефон, проигрыватель, магнитофон, автоответчик, видеомагнитофон и DVDрекордер обеспечивают асинхронный способ: информацию с их помощью можно
получить в любое время, а не только в момент передачи.

Областями применения информационных технологий стали практически все сферы
жизни: государственное и муниципальное управление, экономика, хозяйственная
деятельность, промышленность, строительство, транспорт, связь, оборона, научные
исследования, образование, медицина, сфера развлечений и досуга.

9

Информационные технологии делятся на аналоговые и цифровые.

Аналоговые технологии основаны на способе представления информации в виде
какой-либо непрерывной (аналоговой) физической величины, например, напряжения
или силы электрического тока, величина которых (сигнал) является носителем
информации.

Цифровые технологии основаны на дискретном (от лат. discretus - разделенный,
прерывистый) способе представления информации в виде чисел (обычно с
использованием двоичной системы счисления), значение которых является носителем
информации. Для этого в них используются физические величины, способные
принимать только два устойчивых состояния (включено/выключено, есть напряжение /
нет напряжения, намагничено / не намагничено). Это обеспечивает предельную
простоту цифрового сигнала: есть электрический импульс - единица, нет импульса ноль. Простота цифровых сигналов обеспечивает (по сравнению с аналоговыми
сигналами) их несоизмеримо большую защищенность от помех, в том числе при
передаче по каналам связи.

При цифровом представлении информации точность зависит от количества разрядов в
числах. Увеличивая число этих разрядов, можно обеспечить любую наперед заданную
точность вычислений. В этом состоит главное преимущество цифровых
вычислительных устройств по сравнению с аналоговыми. Современные персональные
компьютеры оперируют с 32-разрядными двоичными числами. В ближайшем будущем
предстоит переход на 64-разрядную структуру.

В стремительном развитии радиотехники и вычислительной техники сыграли главную
роль два изобретения - вакуумных электронных ламп в 1905-1907 гг. и
полупроводникового транзистора в 1948 году.

В результате изобретения электронных ламп сформировалась технология приборов
вакуумной электроники, появились заводы по производству таких приборов,
положившие начало развитию электронной промышленности. До 1960-х гг. вакуумная
электроника представляла практически всю электронику.

Изобретение полупроводникового транзистора вызвало бурный рост
микроэлектроники, отказ от использования электронных ламп.

И еще два изобретения позволили создать целую серию современных портативных
устройств - жидкокристаллических дисплеев и светочувствительных приборов с
зарядовой связью (ПЗС) в 1970-х гг. В результате созданы цифровые наручные часы,
сотовые телефоны, цифровые фото- и видеокамеры, ноутбуки, карманные компьютеры
и др.

Появление компьютеров - машин для переработки информации - это новая эра
информационных технологий: цифровая, открывающая целый веер новых
возможностей. В связи с их появлением и стремительным внедрением практически во
все стороны нашей жизни и стал применяться термин “информационные технологии”,
хотя они, начиная с освоения языка и речи, существовали с самого начала
формирования человеческого общества. Изобретение персонального компьютера

10