| Предыдущая версия справа и слеваПредыдущая версияСледующая версия | Предыдущая версияСледующая версияСледующая версия справа и слева |
| igor:istoria [2020/04/02 22:41] – [Военные вычислительные устройства первой половины XX века] igor | igor:istoria [2022/03/01 18:48] – [Программирование в древние времена] igor |
|---|
| Так неожиданно для всех возникла профессия **//программиста//**. Возникла как будто на пустом месте - и сразу в полный рост. \\ | Так неожиданно для всех возникла профессия **//программиста//**. Возникла как будто на пустом месте - и сразу в полный рост. \\ |
| Элементной базой первых компьютеров были, как мы уже знаем, электромагнитные реле и электровакуумные лампы. Они не были придуманы на пустом месте - это были серийные промышленные изделия, использовавшиеся в аппаратуре связи. Стало быть, кто-то эти изделия создавал, и кто-то их применял. То есть первые компьютеростроители были обычными инженерами: электриками и электронщиками. А программистов среди них не было. Программирование не преподавалось в институтах, по нему не было книг. Между тем работа программиста требует специальных знаний, которые мало коррелируются с обычной математикой и практически совсем не коррелируются ни с электротехникой, ни с электроникой. Объем же этих знаний находится на пределе того, что доступно человеку с очень высоко развитым интеллектом! То есть программирование - самостоятельная профессия: ты можешь изучить целенаправленно именно эту профессию и работать в ней много лет, не нуждаясь ни в чем другом. \\ | Элементной базой первых компьютеров были, как мы уже знаем, электромагнитные реле и электровакуумные лампы. Они не были придуманы на пустом месте - это были серийные промышленные изделия, использовавшиеся в аппаратуре связи. Стало быть, кто-то эти изделия создавал, и кто-то их применял. То есть первые компьютеростроители были обычными инженерами: электриками и электронщиками. А программистов среди них не было. Программирование не преподавалось в институтах, по нему не было книг. Между тем работа программиста требует специальных знаний, которые мало коррелируются с обычной математикой и практически совсем не коррелируются ни с электротехникой, ни с электроникой. Объем же этих знаний находится на пределе того, что доступно человеку с очень высоко развитым интеллектом! То есть программирование - самостоятельная профессия: ты можешь изучить целенаправленно именно эту профессию и работать в ней много лет, не нуждаясь ни в чем другом. \\ |
| Теперь вспомним, что мы говорили выше о стоимости вычислительной операции в древние времена. Стояло требование: программа должна содержать как можно меньше операций, а профит (польза, прибыль) от каждой операции должен быть максимальным. Таков был категорический императив древнего программирования, который пережил и средние века. В новое время он был пересмотрен, но в ту эпоху, которую мы сейчас обсуждаем, любая попытка игнорировать или обойти этот императив ничем, кроме убытков, закончиться не могла. Мы-то, конечно, понимаем, что задача извлечь максимум профита из ограниченного ресурса никогда и нигде в мире не была слишком простой. Стало быть, и людей, способных эту задачу решать, никогда и нигде в мире не было слишком много. Отсюда очевидна необходимость налаживать профессиональный отбор и подготовку таких специалистов. А теперь прикиньте: допустим, летом 1951 года, предвидя запуск М-1 и МЭСМ, мы объявим прием абитуриентов по специальности "программирование" - к работе они приступят не раньше 1956-го года, а еще потребуется года три, чтобы понять, насколько они годны и насколько годна методика их подготовки... На дворе 1958 год - закончен выпуск "Стрелы", ей на смену пришли другие машины, притом много и разных... \\ | Теперь вспомним, что мы говорили выше о стоимости вычислительной операции в древние времена. Стояло требование: программа должна содержать как можно меньше операций, а профит (польза, прибыль) от каждой операции должен быть максимальным. Таков был **категорический императив древнего программирования**, который пережил и средние века. В новое время он был пересмотрен, но в ту эпоху, которую мы сейчас обсуждаем, любая попытка игнорировать или обойти этот императив ничем, кроме убытков, закончиться не могла. Мы-то, конечно, понимаем, что задача извлечь максимум профита из ограниченного ресурса никогда и нигде в мире не была слишком простой. Стало быть, и людей, способных эту задачу решать, никогда и нигде в мире не было слишком много. Отсюда очевидна необходимость налаживать профессиональный отбор и подготовку таких специалистов. А теперь прикиньте: допустим, летом 1951 года, предвидя запуск М-1 и МЭСМ, мы объявим прием абитуриентов по специальности "программирование" - к работе они приступят не раньше 1956-го года, а еще потребуется года три, чтобы понять, насколько они годны и насколько годна методика их подготовки... На дворе 1958 год - закончен выпуск "Стрелы", ей на смену пришли другие машины, притом много и разных... \\ |
| Программирование в древности было мастерством на грани искусства. Программистов было мало, а для непрограммиста разработка программ представлялась чем-то совершенно запредельным. \\ | Программирование в древности было мастерством на грани искусства. Программистов было мало, а для непрограммиста разработка программ представлялась чем-то совершенно запредельным. \\ |
| === Задачи и особенности применения ЭВМ === | === Задачи и особенности применения ЭВМ === |
| Программирование на ассемблере сохраняет все преимущества программирования в кодах, но избавляет от основного недостатка: исходный текст на языке ассемблера хотя и выглядит ужасно сложно, но все же может быть прочитан человеком (а если можно прочитать, то отчего бы не попробовать написать?). И все-таки эта работа сложна и трудоемка, и доступна не всем. Отсюда появилась идея создать **//язык программирования высокого уровня//** (проблемно-ориентированный язык). Транслятор с языка высокого уровня сейчас обычно называют **//компилятором//**, но этот термин утвердился в более поздние времена. \\ | Программирование на ассемблере сохраняет все преимущества программирования в кодах, но избавляет от основного недостатка: исходный текст на языке ассемблера хотя и выглядит ужасно сложно, но все же может быть прочитан человеком (а если можно прочитать, то отчего бы не попробовать написать?). И все-таки эта работа сложна и трудоемка, и доступна не всем. Отсюда появилась идея создать **//язык программирования высокого уровня//** (проблемно-ориентированный язык). Транслятор с языка высокого уровня сейчас обычно называют **//компилятором//**, но этот термин утвердился в более поздние времена. \\ |
| Подобные языки - Алгол и Фортран - появились уже в 50-е годы, затем в этой отрасли имело место достаточно долгое и сложное развитие. \\ | Подобные языки - Алгол и Фортран - появились уже в 50-е годы, затем в этой отрасли имело место достаточно долгое и сложное развитие. \\ |
| Язык программирования **Фортран** (англ. FORmula TRANslation - перевод формул) создан в 1954 г. - он современник паровозов! Для программистов того времени он стал тем же, чем были первые крупносерийные тепловозы ТЭ3 для наших железнодорожников: он принес с собой комфорт и скорость, прежде всего за счет исключения самой грязной и утомительной работы, каковой на паровозе была работа кочегара, а в вычислительной технике написание машинных кодов. Программа на Фортране имела вид не кодов, а формул, которые любому программисту привычны по школьной и институтской математике. Фортран превосходен как язык ученых, которые чаще всего сами не являются программистами, но ощущают потребность быстро создавать компактные программы для сложных числовых расчетов. Основной недостаток Фортрана - его непригодность для решения иных задач, кроме вычислений по формулам, поэтому сейчас он имеет ограниченное применение: главным образом там, где от программы требуются учебно-демонстрационные свойства. Будучи ПЕРВЫМ В ИСТОРИИ языком высокого уровня, Фортран жив и сейчас (последняя ревизия стандарта была в 2008 г.). За долгие годы на нем было написано множество программ математического назначения, которые хорошо отлажены, эффективны и доступны в виде исходных текстов - без преувеличения это достояние человечества! \\ | Язык программирования **Фортран** (англ. FORmula TRANslation - перевод формул) создан в 1954 г. - он современник паровозов! Для программистов того времени он стал тем же, чем были первые крупносерийные тепловозы ТЭ3 для наших железнодорожников: он принес с собой комфорт и скорость, прежде всего за счет исключения самой грязной и утомительной работы, каковой на паровозе была работа кочегара, а в вычислительной технике написание машинных кодов. Программа на Фортране имела вид не кодов, а формул, которые любому программисту привычны по школьной и институтской математике. Примерно таких: \\ |
| | <code>VES = OBJEM * PLOTNOST</code> |
| | Фортран превосходен как язык ученых, которые чаще всего сами не являются программистами, но ощущают потребность быстро создавать компактные программы для сложных числовых расчетов. Основной недостаток Фортрана - его непригодность для решения иных задач, кроме вычислений по формулам, поэтому сейчас он имеет ограниченное применение: главным образом там, где от программы требуются учебно-демонстрационные свойства. Будучи ПЕРВЫМ В ИСТОРИИ официально принятым на вооружение языком высокого уровня, Фортран жив и сейчас (последняя ревизия стандарта была в 2008 г.). За долгие годы на нем было написано множество программ математического назначения, которые хорошо отлажены, эффективны и доступны в виде исходных текстов - без преувеличения это достояние человечества! \\ |
| **Кобол** (Common Business-Oriented Language - всеобщий бизнес-ориентированный язык, Грейс Хоппер, 1959 г.), в противоположность Фортрану, предназначен не для математиков и физиков, а для работников финансово-экономической сферы. В западном мире еще в 2000-е годы считалось, что на этом языке написано больше всего строк исходного текста, но в СССР эта сфера всегда недооценивалась, так что Кобол у нас остался практически неизвестен. \\ | **Кобол** (Common Business-Oriented Language - всеобщий бизнес-ориентированный язык, Грейс Хоппер, 1959 г.), в противоположность Фортрану, предназначен не для математиков и физиков, а для работников финансово-экономической сферы. В западном мире еще в 2000-е годы считалось, что на этом языке написано больше всего строк исходного текста, но в СССР эта сфера всегда недооценивалась, так что Кобол у нас остался практически неизвестен. \\ |
| Вот еще в качестве информации к размышлению на тему Кобола: [[https://zen.yandex.ru/media/habr/75letnii-programmist-osnoval-kompaniiu-po-obslujivaniiu-kompiuternyh-sistem-na-cobol-5de5fe9a5ba2b500adf0a001?&secdata=CL3P39jsLSABMIKAAQ%3D%3D]] \\ | Вот еще в качестве информации к размышлению на тему Кобола: [[https://zen.yandex.ru/media/habr/75letnii-programmist-osnoval-kompaniiu-po-obslujivaniiu-kompiuternyh-sistem-na-cobol-5de5fe9a5ba2b500adf0a001?&secdata=CL3P39jsLSABMIKAAQ%3D%3D]] \\ |
| Эра микропроцессоров по-настоящему начинается с 1974 г., когда эта же фирма выпустила восьмиразрядный микропроцессор 8080 (в нашей стране выпускался клон под марками К580ИК80 или К580ВМ80). Именно этот микропроцессор стал первым практически пригодным для создания полнопрофильного домашнего компьютера, который можно было использовать для обучения программированию (на студенческом уровне и даже выше), для подготовки текстовых деловых документов и для несложных игр. Идея такого компьютера кажется очевидным продолжением идеи видеотерминала, но в 1974 г. видеотерминалы как таковые только начали появляться, и нынешняя концепция персонального компьютера с монитором и клавиатурой еще не сложилась. Я вам скажу больше: это в нашем нынешнем представлении микропроцессор создается с целью построить маленький и дешевый компьютер для использования в качестве персонального, а в ту эпоху, которую мы сейчас рассматриваем, у людей были другие приоритеты. Мейнфреймы с видеотерминалами покрывали потребность людей в вычислительных ресурсах на рабочем месте с гораздо большим успехом, чем "персоналки", по той простой причине, что на мейнфрейме можно реализовать такие функции, которые для тогдашней "персоналки" немыслимы в принципе (да, эти функции придется делить на энное число пользователей, но это все равно лучше, чем совсем ничего). Микропроцессор же виделся как новая элементная база прежде всего для управляющих машин и промышленной автоматики. Поэтому самый первый серийный компьютер на базе микропроцессора 8080 - Альтаир 8800 [[https://vk.com/@myironcomp-komputer-bez-kotorogo-ne-bylo-by-microsoft-i-apple]] - был похож не на привычный нам теперь персональный компьютер, а на привычный нам в 70-е годы процессор обычной мини-ЭВМ. У него не было не то что экрана, но даже однострочного многоразрядного индикатора, как в калькуляторах или в тактических ракетных компьютерах, рассмотренных в главе "На земле, в небесах и на море". Идея подключить к нему клавиатуру и видеомонитор пришла чуть позже. Автором этой идеи считается Стив Возняк (тот самый, который в порядке развития этой идеи построил первый массовый персональный компьютер "Эппл 1"). Именно "Альтаир" стал той машиной, на которой начинали программировать Билл Гейтс и Пол Аллен. \\ | Эра микропроцессоров по-настоящему начинается с 1974 г., когда эта же фирма выпустила восьмиразрядный микропроцессор 8080 (в нашей стране выпускался клон под марками К580ИК80 или К580ВМ80). Именно этот микропроцессор стал первым практически пригодным для создания полнопрофильного домашнего компьютера, который можно было использовать для обучения программированию (на студенческом уровне и даже выше), для подготовки текстовых деловых документов и для несложных игр. Идея такого компьютера кажется очевидным продолжением идеи видеотерминала, но в 1974 г. видеотерминалы как таковые только начали появляться, и нынешняя концепция персонального компьютера с монитором и клавиатурой еще не сложилась. Я вам скажу больше: это в нашем нынешнем представлении микропроцессор создается с целью построить маленький и дешевый компьютер для использования в качестве персонального, а в ту эпоху, которую мы сейчас рассматриваем, у людей были другие приоритеты. Мейнфреймы с видеотерминалами покрывали потребность людей в вычислительных ресурсах на рабочем месте с гораздо большим успехом, чем "персоналки", по той простой причине, что на мейнфрейме можно реализовать такие функции, которые для тогдашней "персоналки" немыслимы в принципе (да, эти функции придется делить на энное число пользователей, но это все равно лучше, чем совсем ничего). Микропроцессор же виделся как новая элементная база прежде всего для управляющих машин и промышленной автоматики. Поэтому самый первый серийный компьютер на базе микропроцессора 8080 - Альтаир 8800 [[https://vk.com/@myironcomp-komputer-bez-kotorogo-ne-bylo-by-microsoft-i-apple]] - был похож не на привычный нам теперь персональный компьютер, а на привычный нам в 70-е годы процессор обычной мини-ЭВМ. У него не было не то что экрана, но даже однострочного многоразрядного индикатора, как в калькуляторах или в тактических ракетных компьютерах, рассмотренных в главе "На земле, в небесах и на море". Идея подключить к нему клавиатуру и видеомонитор пришла чуть позже. Автором этой идеи считается Стив Возняк (тот самый, который в порядке развития этой идеи построил первый массовый персональный компьютер "Эппл 1"). Именно "Альтаир" стал той машиной, на которой начинали программировать Билл Гейтс и Пол Аллен. \\ |
| Еще через 2 года фирма "Зилог" выпустила легендарный Z80, на основе которого фирма "Синклер" изготавливала, вероятно, самый удачный и самый массовый домашний компьютер - ZX Spectrum (1982 г.). По сути Z80 представлял собой не что иное как слегка доработанный 8080 с расширенной системой команд. В 1983 г. появился первый портативный компьютер TRS-80 Model 100 с 8-строчным экраном, 32кБ ПЗУ и 8..32кБ оперативной памяти, способный работать от батареек или аккумулятора. [[https://oldcomputers.net/trs100.html]] А в январе 1984 г. появилась еще одна легенда - "Эппл Макинтош". Компьютеры этой марки строились сначала на 16-разрядных процессорах фирмы "Моторола", последующие модели этого семейства - на 32-разрядных процессорах фирмы "ИБМ", а позже "Интел". \\ | Еще через 2 года фирма "Зилог" выпустила легендарный Z80, на основе которого фирма "Синклер" изготавливала, вероятно, самый удачный и самый массовый домашний компьютер - ZX Spectrum (1982 г.). По сути Z80 представлял собой не что иное как слегка доработанный 8080 с расширенной системой команд. В 1983 г. появился первый портативный компьютер TRS-80 Model 100 с 8-строчным экраном, 32кБ ПЗУ и 8..32кБ оперативной памяти, способный работать от батареек или аккумулятора. [[https://oldcomputers.net/trs100.html]] А в январе 1984 г. появилась еще одна легенда - "Эппл Макинтош". Компьютеры этой марки строились сначала на 16-разрядных процессорах фирмы "Моторола", последующие модели этого семейства - на 32-разрядных процессорах фирмы "ИБМ", а позже "Интел". \\ |
| | Вот еще немного пищи для размышлений на тему персональных компьютеров: [[https://habr.com/ru/company/cloud4y/blog/571014/]] \\ |
| Компьютеры на базе 8080 и Z80 открыли эру восьмиразрядных машин, которых всего-то 10 лет назад никто и вообразить не мог. Такой компьютер, разумеется, мог производить и точные расчеты, но только за счет т. н. "длинной арифметики", или программной эмуляции арифметических операций с большими числами (в т. ч. и с плавающей запятой). Если же учесть, что тактовая частота таких процессоров достигала 4 МГц, то быстродействие получалось как будто совсем неплохое, где-то на уровне ЕС-1020 или "Минск-32"! Но процессор - лишь одна из составных частей компьютера, а причина недостаточности "умственных способностей" компьютера может скрываться в других его частях или в том, как они взаимодействуют. Нормальный процессор для обращения к ячейкам памяти использует адрес длиной в одно или два машинных слова: идеально - одно, на крайняк соглашаемся на два. Если исхитриться, можно, конечно, и больше, но грамотные инженеры не любят "объездных дорог". Мы сейчас говорим о восьмиразрядном процессоре - значит, адрес длиной в одно машинное слово позволяет обращаться к 256 ячейкам - это безобразно мало. Эта проблема решается через использование спаренных регистров, таких как H и L в процессорах 8080, как DPTR в микроконтроллерах MCS48..51. Адрес в два машинных слова позволяет адресовать 64К ячеек - для домашней игрушки это сойдет, для несложной промышленной управляющей машинки вполне туды-сюды, но для профессиональной работы на уровне 80-х годов этого уже недостаточно. Поэтому, чтобы построить профессиональный персональный компьютер, все та же фирма "Интел" в 1978 г. выпустила 16-разрядный микропроцессор 8086. Он имел замысловатую систему сегментации памяти, благодаря которой мог обращаться к ячейкам с 20-разрядными адресами, т. е. мог работать с памятью емкостью до 1МБ. Это был прорыв, но поначалу этот процессор был встречен специалистами прохладно: казался чересчур переусложненным. На основе этого процессора фирма ИБМ в 1981 г. построила персональный компьютер, получивший незатейливое название IBM PC, т. е. просто "персональный компьютер от международных деловых машин". Этот компьютер, что называется, получил хороший рынок. Выпуск таких процессоров и таких компьютеров давно прекращен, но современные настольные компьютеры и ноутбуки являются потомками PC и Intel 8086 в четвертом или пятом поколении. \\ | Компьютеры на базе 8080 и Z80 открыли эру восьмиразрядных машин, которых всего-то 10 лет назад никто и вообразить не мог. Такой компьютер, разумеется, мог производить и точные расчеты, но только за счет т. н. "длинной арифметики", или программной эмуляции арифметических операций с большими числами (в т. ч. и с плавающей запятой). Если же учесть, что тактовая частота таких процессоров достигала 4 МГц, то быстродействие получалось как будто совсем неплохое, где-то на уровне ЕС-1020 или "Минск-32"! Но процессор - лишь одна из составных частей компьютера, а причина недостаточности "умственных способностей" компьютера может скрываться в других его частях или в том, как они взаимодействуют. Нормальный процессор для обращения к ячейкам памяти использует адрес длиной в одно или два машинных слова: идеально - одно, на крайняк соглашаемся на два. Если исхитриться, можно, конечно, и больше, но грамотные инженеры не любят "объездных дорог". Мы сейчас говорим о восьмиразрядном процессоре - значит, адрес длиной в одно машинное слово позволяет обращаться к 256 ячейкам - это безобразно мало. Эта проблема решается через использование спаренных регистров, таких как H и L в процессорах 8080, как DPTR в микроконтроллерах MCS48..51. Адрес в два машинных слова позволяет адресовать 64К ячеек - для домашней игрушки это сойдет, для несложной промышленной управляющей машинки вполне туды-сюды, но для профессиональной работы на уровне 80-х годов этого уже недостаточно. Поэтому, чтобы построить профессиональный персональный компьютер, все та же фирма "Интел" в 1978 г. выпустила 16-разрядный микропроцессор 8086. Он имел замысловатую систему сегментации памяти, благодаря которой мог обращаться к ячейкам с 20-разрядными адресами, т. е. мог работать с памятью емкостью до 1МБ. Это был прорыв, но поначалу этот процессор был встречен специалистами прохладно: казался чересчур переусложненным. На основе этого процессора фирма ИБМ в 1981 г. построила персональный компьютер, получивший незатейливое название IBM PC, т. е. просто "персональный компьютер от международных деловых машин". Этот компьютер, что называется, получил хороший рынок. Выпуск таких процессоров и таких компьютеров давно прекращен, но современные настольные компьютеры и ноутбуки являются потомками PC и Intel 8086 в четвертом или пятом поколении. \\ |
| Компьютеры IBM PC, как и следующее поколение - PC/XT - не были чем-то революционным. Да, у них была необычно большая для персональных машин емкость памяти, и был цветной монитор, но машины с такими особенностями были и раньше - просто до поры-до времени они были дороговаты. Но общую тенденцию к удешевлению техники никто не отменял, значит такой компьютер по такой цене рано или поздно должен был появиться. Он и появился - один из многих. Убойной фишкой был не сам компьютер, а его программное обеспечение. Основой его была операционная система MS DOS, которая представляла собой великолепный компромисс между функциональностью и сложностью. К тому же она была снабжена подробной и доходчивой документацией, и это не считая "художественных" книг, по которым, даже без документации, можно было изучить ее принципы действия. Никогда в истории - ни до того, ни после - не было операционной системы, которая была бы так хорошо приспособлена для программирования. Прикладные программы для DOS разрабатывались множеством фирм в мире, но и любой грамотный пользователь мог подобрать подходящую для себя среду разработки и создавать программы по своим потребностям. Век DOS оказался недолог (начало разработки в 1981 г., массовое распространение - около 1988 г., начало заката - 1996 г., а последние компьютеры с DOS эксплуатировались примерно до 2002 г.) Ее боевые возможности не успевали за бурным развитием железа, но DOS успела дать мощный толчок развитию мирового программистского искусства и оказала огромное влияние на путь развития этого искусства на десятилетия вперед. \\ | Компьютеры IBM PC, как и следующее поколение - PC/XT - не были чем-то революционным. Да, у них была необычно большая для персональных машин емкость памяти, и был цветной монитор, но машины с такими особенностями были и раньше - просто до поры-до времени они были дороговаты. Но общую тенденцию к удешевлению техники никто не отменял, значит такой компьютер по такой цене рано или поздно должен был появиться. Он и появился - один из многих. Убойной фишкой был не сам компьютер, а его программное обеспечение. Основой его была операционная система MS DOS, которая представляла собой великолепный компромисс между функциональностью и сложностью. К тому же она была снабжена подробной и доходчивой документацией, и это не считая "художественных" книг, по которым, даже без документации, можно было изучить ее принципы действия. Никогда в истории - ни до того, ни после - не было операционной системы, которая была бы так хорошо приспособлена для программирования. Прикладные программы для DOS разрабатывались множеством фирм в мире, но и любой грамотный пользователь мог подобрать подходящую для себя среду разработки и создавать программы по своим потребностям. Век DOS оказался недолог (начало разработки в 1981 г., массовое распространение - около 1988 г., начало заката - 1996 г., а последние компьютеры с DOS эксплуатировались примерно до 2002 г.) Ее боевые возможности не успевали за бурным развитием железа, но DOS успела дать мощный толчок развитию мирового программистского искусства и оказала огромное влияние на путь развития этого искусства на десятилетия вперед. \\ |
