Реферат: Выдающиеся личности в истории вычислительной техники. Августа Ада Лавлейс

С заранее установленными данными,

Хранящими конечные результаты вычислений,

Содержащие промежуточные результаты вычислений.

Эти виды рабочих ячеек выделяются и в современных руководствах по программированию. Лавлейс предлагает при выполнении операции сложения её результат записывать на ту же колонку памяти, где до этого хранилось одно из слагаемых (делается для экономии памяти). Для обозначения такой операции она пользуется двумя формами записи. Более краткая форма Yn=Yp+Yn аналогична той, которая применялась в одном из алгоритмических языков – Фортране.

В примечании Е Лавлейс уточняет и развивает соображения Менабреа о возможности расчёта на аналитической машине функций вида: Y= a + bx , Y = A + BcosX. Здесь Лавлейс формулирует: "Многие лица, недостаточно знакомые с математикой, считают, что роль машины сводится к получению результатов в цифровой форме, а природа самой обработки данных должна быть арифметической и аналитической. Это заблуждение. Машина может обрабатывать и объединять цифровые величины точно так, как если бы они были буквами или любыми другими символами общего характера, и фактически она может выдать результаты в алгебраической форме" /2/. В этом же примечании Лавлейс впервые вводит понятие цикла операций, а также понятие цикла циклов.

В примечании F содержится, в частности, интересное замечание Лавлейс о возможностях аналитической машины получать решение такой задачи, которую из-за трудностей вычислений практически невозможно решить вручную. Здесь (устройство) машина рассматривается не как устройство, заменяющее человека, а как устройство, способное выполнять работу, превышающую практические возможности человека.

В заключительном примечании G дана программа вычисления чисел Бернулли, в которой Лавлейс продемонстрировала возможность программирования на аналитической машине.

Немалое значение для истории науки представляет вопрос: насколько точно и удачно Лавлейс реализовала свою идею – составление машинной программы для решения сравнительно сложной задачи? Проверить вручную подобную программу весьма затруднительно – желателен практический эксперимент на ЭВМ. Такой эксперимент был проведён в СССР в 1978 году на машине БЭСМ-6. Текст программы был закодирован на языке программирования Фортран в Дубне, отладка программы выявила одну ошибку и одну опечатку. И это вполне понятно, так как написать подобную работу без проверки на компьютере и без ошибок невозможно. Ещё один важный пункт – программа Лавлейс требует минимального количества перфокарт и обеспечивает экономию памяти.

Примечание G Интересно ещё и в другом отношении. Широкую известность получило высказанное Лавлейс мнение о принципиальных возможностях аналитической машины: ”Аналитическая машина не претендует на то, чтобы создавать что-то действительно новое. Машина может выполнить всё то, что мы умеем ей предписать. Она может следовать анализу. Но она не может предугадать какие-либо аналитические зависимости или истины. Функции машины заключаются в том, чтобы помочь нам получить то, с чем мы уже знакомы“ /2/.

Это высказывание сделано в конце девятнадцатого века, когда не было никаких компьютеров, но даже сегодня по этому вопросу мы остались на том же уровне: компьютеры выполняют написанные программы, но не создают ничего нового. Пока никто не смог создать ЭВМ и программное обеспечение для неё, которое обладало бы творческими возможностями. Однако широко распространились программы с "псевдоинтеллектом", но это результат лишь хорошо продуманного алгоритма.

5. ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ АДЫ ЛАВЛЕЙС

Хотя Бэббидж написал свыше 70 книг и статей по различным вопросам, а также составил большое число неопубликованных описаний аналитической машины, полного и доступного описания и, главное, анализа возможностей машины для решения задач он так и не сделал. Бэббидж говорил, что слишком занят разработкой машины, чтобы уделять время её описанию.

Работа Лавлейс не только заполнила этот пробел, но и содержала глубокий анализ особенностей аналитической машины. Она настолько хорошо понимала его работу, что описала принцип действия аналитической машины с чёткостью, которой не ожидал сам Бэббидж. Он неоднократно повторял, что представления Лавлейс о его работе были яснее, чем его собственные.

Усвоив идеи Бэббиджа и обладая глубокими познаниями в математике, Лавлейс с большой энергией проповедует эти идеи, стремясь сделать их широко известными и понятными, стараясь заинтересовать учёных работами Бэббиджа. Она организовывает целую компанию по популяризации машины и достигает успехов: часть их "детища" была построена. Ада Лавлейс высказала ряд идей, получивших широкое применение только в настоящее время. Основной итог её работы – создание основ программирования на универсальных цифровых вычислительных машинах.

В память об Аде Лавлейс назван разработанный в 1980 году язык АДА – один универсальных языков программирования. Этот язык был широко распространён в США, и Министерство Обороны США даже утвердило название “Ада”, как имя единого языка программирования для американских вооруженных сил, а в дальнейшем и для всего НАТО.

6.ДЕЯНИЯ ГРЭЙС ХОППЕР

6.1. Грэйс Хопер

Грэйс Хоппер (Grace Hopper) родилась в 1906 году - на 91 год позже Ады. Ее карьера, хотя и нетипична для женщины, на первых порах не представляла ничего особенного - Вессарский колледж, степень доктора математики в Йельском университете в 28 лет, профессорская должность в Вассаре. Таланты умной девочки, казалось бы, раскрыылись, жизнь шла своим чередом, и ничто не предвещало бурных изменений.
       Как и в случае с компанией Helwett Packard, для полной реализации потенциала Грэйспоторебоввалассь экстраоринарная ситуация. Ее создала Вторая мировая война. Грэйс, ужже тридцатисемилетняя дама-профессор, вступила в женскую добровольную организацию содействия ВМС США. Для того, чтобы кобразом изменить свою жизнь, человек должен иметь авантюрстическую жилку, и Грэйс обладала ей в полной мере. Однажды она так выразила свой основной жизненный принцип: "Если у вас возникла интересная идея, валяйте, делайте. Извиниться потом легче, чем заранее получить разрешение".

6.2. Mark-1 - воплощение Аналитической Машины

Итак, младший лейтенант Грэйс Хоппер была направлена в Гарвардский университет, где к тому времени был установлен компьютер Mark-1.
В создании Mark-1 приняли участие силы - ВМС США, заказавшие универсальную счетную машину для расчетов баллистических таблиц: фирма IBM, президент которой Томас Уотсон в патриотическом порыве финансировал военную разработку и предоставил производственные мощности для создания необходимых деталей; и математик Говард Эйкен. А в основу Mark-1 было положено оставленное Бэббиджем описание его Аналитической Машины.
Полученное "чудовище" достигало 17 м в длину и 2,5 м в высоту. Провода, которыми соединялись его 750 тыс. деталей имели суммарную длину более 800 км. Программа вводилась с перфоленты, а данные с перфокарт (не зря же, в конце концов, перфораторы составляли львиную долю продукции IBM). Компьютер имел электромеханическое реле и работал по тем временам очень быстро - 0,3 с у него уходило на сложение и вычитание двух чисел и 3 с на умножение.
Учитывая интерес Грэйс к двум смежным областям - геометрии и механике,- она была идеальным кандидатом на работу с компьютерами типа Mark-1, когда любой программист (такого термина тогда еще не существовало, а должность Грэйс называлась словом "кодировщик") одновременно блестяще разбирался в механическом содержимиом громоздкой машины. "Интеллектуальным" обслуживанием машины, помимо профессора и младшего лейтенанта Грэйс Хоппер, занимались математики-мичманы Роберт Кэмпбел и Ричард Блок.
Существует легенда, что Грэйс принадлежит термин debugging (для программы - отладка; а буквально - изничтожение насекомых). История такова: однажды Mark-1 сломался из-за того, что в одном из реле покончил жизнь самоубийством крохотный мотылек (bug). Останки бедняги были аккуратно извлечены. Тогда-то якобы Грэйс впервые и употребила термин debugging, имея в виду ту самую работу, которой в данный момент была занята группа программистов, - очистку компьютера от насекомых. На самом деле слово bug в английском языке имело двойное значение (и насекомое, и техническая неисправность) задолго до Грэйс, так что мы имеем дело с очередным апокрифом компьютерного общества.
Но если Аде Лавлейс принадлежит право интеллектуальной собственности на циклы, то Грэйс и ее коллеги в 1944 году использовали эти принципы на практике. С точки зрения Грэйс, подпрограмами были сравнительно универсальные последовательности команд, которые моно было об'единять в более крупные блоки. Свои подпрограммы программисты хранили в блокнотах и при необходимости переписывали их друг у друга. При этом им приходилось каждый раз заново рассчитывать адреса переменных. Учитиывая, что текст записывался в кодах, а складывать программисты, как правило, не умеют, можно себе представить, как часто при переписыании возникали ошибки. Да и читать программы, даже снабжженные комментариями, оказывалось достаточно сложно.

6.3. От кодов к языку

Первая попытка облегчить участь программистов была сделана в 1948 году. Алан Тьюринг и Макс Нейман в Манчестере (Англия) вели работы по созданию компьютера, аналогичного американскому и, кстати, получившему то же название - Mark-1. Для него была создана так называемая система "сокращенного кодирования" - первый язык высокого уровня. Изначально задуманные 32 машинные команды - длинной пять байтов каждая - для удобства получали буквенные обозначения. Однако затем длина команд была увеличена до шести байтов, и в результате многие преимущества новой системы были сведены на нет: каждая команда обозначалась уже двумя символами, но для сокращения избыточности второй из них одновременно оказывался началом следующей команды. С помощью телетайпа производилось двоичное кодирование и создавалась перфолента.
        Следующим шагом было "короткое кодирование". У Джона Мочли, работающего над созданием компьютера UNIVAC, возникла идея научить компьютер воспринимать алгебраические уравнения в их традиционном виде. Затем специальная программа-интерпретатор переводила уравнение на язык нулей и единиц. В полной мере реализовать этот замысел не удалось, потому что знаки математических действий по-прежнему приходилось заменять на их численные коды. Интерпретаторы стали первой попыткой сделать компьютер более дружественным, но интерпретирующая программа пожирала и без того скудные ресурсы памяти и замедляла выполнение программ. Да и целесообразность интерпретации введенной с перфокарт программы выглядит, вообще, говоря, сомнительно.
       Вот этот "интерпретатор" и навел Грэйс Хоппер (которая работала в фирме Джона Мочли на мысль, что для общения человека с компьютером есть более приятный способ, чем кодирование. Однако нужно ли было такое "очеловечивание" компьютера? В какой-то момент Грэйс заметила, что программисты постепенно изолируют себя от остального человечества и начинают мыслить в тех же терминах, что и счетные машины. Толчком, как утверждают, послужили собственные проблемы Грэйс при подведении баланса ее банковского счета: по привычке она попыталась произвести сложение и вычитание в восьмеричной системе исчисления, и очень удивилась, когда ее итог не совпал с тем, что получилось у банка.
        К 1952 году из "сокращенного кодирования" вырос первый компилятор - язык Autocod, созданный Алексом Гленном.
Хотя программисты, олберегая свое исключительное положение при вычислительной машине, всячески сопротивлялись распространению языков типа Autocod, фирмы-производители, пытавшиеся вывести компьютеры за пределы военных и униерситетских лабораторий, вкладывали в создание новых языков значительные средства.
       Компания Raimington Rand, купившая права на UNIVAC, натолкнулась на нехватку "жрецов в блых халатах", свободно "чирикающих" на двоичном коде, поэотму процесс общения с машиной надо было облегчить и включить в поставку компьютера программное обеспечение. Возникла идея создания библиотеки подпрограмм, из которой программа-компоновщик (компилятор) выбирала бы необходимые блоки и автоматически устанавливала нужную адресацию. В 1951 г. Гhэйс Хоппер было поручено создать такую библиотеку. Несколько лет спустя, когда ею была реализована уже четвертая версия компилятора A (версия A-3), из маркетинговых соображений он был преименован в Math-Matic.
Пятидесятые годы были периодом активной разработки машинно-зависимых языков высокого уровня. В 1953 году вышли в свет два из них - Speedcoding фирмы IBM, который она разумно представила со своим новым компьютером IBM 701, и Vortex, созданный в Массачусетском институте. Vortex был первым языком, в котором символы вводилиь в их естественном виде. Он, однако, не был коммерческой разработкой и практически не распространился за пределы МТИ.
Основным признаком таких языков была краткость инструкций - пара символов либо цифровой код, так что по-прежнему для работы с машиной нужно было изучать "дельфиний" язык.
Использовать полноценные английские слова догадалась Грэйс Хоппер. Для того, чтобы облегчить компьютеру работу, в качестве базиса было принято, что все инструкции обладают значимыми превым и третьим символом. Остальные символы при анализе игнорировались. Грэйс, видя перспективность этого подхода к языкам программ, действовала на свой страх и риск. Когда в 1956 году компилятор B-0 был готов, ей оставалось извиниться за самоуправство и задним числом убедить начальника в перспективности нового подхода. Для пущей наглядности она преобразовала компилятор в трехязычный, заставив его понимать инструкции на английском, французском и немецком языках. Этим она полоило начало одному порочному направлению в программировании - переводу инструкций языка на программирования на национальные языки (забегая вперед, скажем, что впоследствии появились самые разнообразные версии языка Cobol - вплоть до китайской, где инструкции записывались с помощью иероглифов).
Как бы то ни было, после такой демонстрации цель - убедить начальство, что компьютер может понимать нормальные слова - была достигнута, и B-0, в миру Flow-Matic, был одобрен для коммерческой реализации.

 6.4. Мама языка Cobol

К концу пятидесятых годов практически для каждой торговой марки, если не для серии, компьютера был создан свой язык высокого уровня. Компания Ramington Rand (к этому времени Sperry Rand) выпускала Flow-Matic; для IBM 704 уже существовал FORTRAN; ВВС США, в пику ВМС, на которые и работала Sperry Rand, создали AIMACO.
В 1959 году представители производителей компьютеров и научного мира провели совещание в Пенсильванском унивеститете (третьем оплоте информатики, после Гарварда и Массачусетса). На певестке дня стояло создание единого по синтаксису, гибкого, универсального языка для разработки бизнес-приложений. Однако если между собой не могли договориться даже отделения военного министерства, чего оставалось ждать от независимых производителей?
Грэйс Хоппер решила подтолкнуть их к заключению соглашения и нашла для такого языка заказчика - Министерство обороны США, с его "зоопарком компьютерной техники" (более 1000 компьютеров, полностью несовместимых между собой), крайне нуждалось в подобном средстве.
Министерство обороны организовало специальную конференцию - Conference on Data System Language (CODASYL), в которой участвовали IBM, Honeywell, General Electric, Sperry Rand и другие - в общем, все, кто расчитывал получить от Пентагона заказ на постаку компьютеров.
Группа программистов во главе с Грэйс достаточно бысто сформулировала основные положения языка COBOL (COmmon Business Oriental Language), основанного на Flow-Matic. Другие компании не пришли в восторг от идеи COBOL'a. IBM, имевшая в запасе FORTRAN и Commercial Translator, стремилась убедить аудиторию, что на создание нового языка нет времени. Honeywell пыталась сделать стандартом свое творение FACT. Но Грэйс не напрасно столько лет имела дело с ВМС США и знала, как убедить военное начальство...
Идея COBOL была проработана к осени 1959 года, а первые трансляторы от RCA и Sperry Rand поступили в продажжу к зиме.
Что можно еще сказать о Грэйс Хоппер? В 1966 году, шестидесяти лет, она ушла на пенсию из Вспомогательной службы ВМС США, однако не прошло и года, как была вновь призвана для работы по стандартизации языков программирования. Окончательная отставка Грэйс последовала в 1986 году. В то время она имела чин адмирала ВМС США и была самой старшей среди служащих офицеров.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В этом реферате частично описан жизненный путь и научные исследования леди Августы Ады Лавлейс и  ее дальнейших последователей. Некоторые моменты в этой работе спорны, но это и неизбежно: прошло больше полутора веков с момента, описываемых событий. За это время мир коренным образом преобразился, изменились сами люди, их нравы, быт, традиции. Для примера: леди Лавлейс не могла ставить под примечаниями свои полные имя, фамилию, так как это считалось неприличным для девушек .

Несмотря на то, что машина Чарльза Бэббиджа так и не была построена, а программа Ады Лавлейс никогда не использовалась на практике, имена этих людей навсегда вписаны в историю развития вычислительной техники. Они сделали нечто более главное, – они заложили основы программирования и вычислительной техники, т.е. это были первые шаги человечества по этому пути. 

А теперь вернемся в будущее. Каким же станет грядущий компьютерный век? У энергетиков и связистов есть пара совпадающих пословиц: электричество (связь) - как воздух, который замечают только тогда, когда он портится. Так же будет и с компьютерами - они сделаются неотъемлемым атрибутом жизни. Каждый будет связан и с Сетью, и с глобальными базами данных всегда и везде, и будет это восприниматься как нечто само собой разумеющееся, так же как наличие телефона и света в квартире для нас. Не хотелось бы только, чтобы история развертывалась по тому же пути, что и во времена Бэббиджа: как известно, через несколько десятилетий после его основополагающих работ был изобретен пулемет, для которого требуется много-много очень одинаковых патронов, т. е. массовое производство…

ИНТЕРЕСНОЕ

Несмотря на то, что первыми программистами были женщины в настоящее время встретить программиста-женщину  большая редкость. Ученые объясняют это тем, что у женщин сильнее развито левое полушарие, отвечающее за эмоции, интуицию и художественное творчество, а у мужчин правое, отвечающее за  логическое и математическое мышление. Поэтому тот факт, что первыми программистами были женщины,  с научной точки зрения необъяснимо и является феноменом.

Список использованной литературы

1.               Информатика: Энциклопедический словарь для начинающих.- М.:  Педагогика-Пресс, 1994

2.               Кнут Д. Искусство программирования для ЭВМ.- М.: Мир,197-1978.- Т.11-3

3.               Компьютер обретает разум// Time-Life Books inc.- М.: Мир, 1990

4.               http://profi.dax.ru/index.html Сайт профессиональных программистов

5.               http://www.pcmag.ru/?ID=35309 ; Журнал PC Magazine

6.               http://progday.narod.ru/

7.