Давайте начнем с определений. Система - это совокупность элементов, находящихся во взаимоотношениях и связях друг с другом, которая образует определенную целостность, единство. Как сказал Пифагор, "сведение множества к единому является фундаментальным принципом красоты".
Математическое моделирование - процесс установления соответствия объекту реальности некоторого математического объекта, называемого математической моделью, и исследование этой модели, позволяющее получать характеристики рассматриваемого реального объекта.
Математические модели являются одним из основных инструментов познания человеком явлений окружающего мира. Под математическими моделями понимаются основные закономерности и связи, присущие исследуемому явлению. Это могут быть формулы или уравнения, наборы правил или соглашений, выраженные в математической форме.
С незапамятных времен математика, механика, физика и другие точные естественные науки использовали математические модели для описания изучаемых ими явлений. Так, законы Ньютона полностью определяют закономерности движения планет вокруг Солнца.
Само слово "алгоритм" происходит от имени средневекового узбекского ученого аль-Хорезми. Даже древнегреческие ученые знали алгоритм нахождения числа "π" с высокой точностью. Ньютон предложил эффективный численный метод решения алгебраических уравнений, а Эйлер предложил численный метод решения обыкновенных дифференциальных уравнений. Как вы знаете, модифицированные методы Ньютона и Эйлера до сих пор занимают почетное место в арсенале вычислительной математики.
Используя основные законы механики, относительно легко создать уравнения, описывающие движение космического корабля, например, от Земли до Луны. Однако получить их решение в виде простых формул не представляется возможным. С появлением компьютеров эта задача стала проще. Компьютеры используются для расчета траекторий космических аппаратов.
Методология математического моделирования кратко выражена знаменитой триадой "модель-алгоритм-программа", сформулированной академиком А. А. Самарским из России. Также надо упомянуть 3 источника функционирования компьютера: аппаратное обеспечение, промежуточное программное обеспечение, программное обеспечение.
Компьютерные технологии начали развиваться еще до открытия электричества. В 1642 году французский математик Блез Паскаль изобрел устройство для сложения десятичных чисел. В основе устройства были шестерни на стержнях.
В 1673 году немецкий философ, математик и физик Готфрид Вильгельм Лейбниц создал "ступенчатый вычислитель" - вычислительную машину, которая позволяет складывать, вычитать, умножать, делить и извлекать квадратные корни, используя двоичную систему счисления.
В 1822 году английский математик Чарльз Бэббидж выдвинул идею создания программно-управляемой вычислительной машины, имеющей арифметическое устройство, устройство управления, ввода и печати. "Разностная машина", так называлось детище Чарльза, работала на паровом двигателе и считывала данные с перфокарт.
В 1943 году в Великобритании был построен компьютер Colossus Mark 1 с использованием 1500 электронных ламп для расшифровки перехваченных немецких шифров. Алан Тьюринг участвовал в разработке математической модели компьютера. Компьютер был собран в декабре 1943 года, а первые реальные расшифровки были сделаны в январе 1944 года после того, как он был установлен в Блетчли-парке.
1945 год. Джон фон Нейман, американский ученый, выдвинул идею использования внешних запоминающих устройств для хранения программ и данных. Фон Нейман разработал структурную принципиальную схему компьютера. Схеме фон Неймана соответствуют большинство современных компьютеров.
ENIAC – первое электронное устройство, которое можно было программировать для решения математических задач. На создание ENIAC ушло 200 000 человеко-часов и 486 804 доллара США. В общей сложности комплекс включал 17 468 ламп 16 различных типов, 7 200 кремниевых диодов, 1 500 реле, 70 000 резисторов и 10 000 конденсаторов общим весом 30 тонн.
Рис. Пользователи ENIAC
В 1955 году изготовлен первый в мире компьютер на основе полупроводниковых транзисторов и диодов без использования электронных ламп - TRADIC. Этот компьютер был разработан Bell Labs для ВВС США и насчитывал 700 транзисторов и 10 000 германиевых диодов. А в 1968 году был создан первый компьютер на основе интегральных схем.
1971. Именно с этого года начинается разработка микропроцессоров, и первый микропроцессор был создан американской компанией Intel. Он назывался Intel 4004. В том же году были внедрены интегральные схемы памяти.
В 1973 году появился процессор Intel 8080, который надолго стал стандартом для процессоров.
Операционная система (ОС) - системное программное обеспечение, благодаря которому активируются технические средства компьютера. Первой операционной системой для компьютеров была GM-NAA. Он был создан в 1955 году Робертом Патриком из General Motors и Оуэном Моком из North American Aviation. Она был основан на системных мониторах и работала исключительно на больших машинах. Основная функция GM-NAA заключается в автоматическом выполнении новой программы после завершения старой программы.
Затем была разработана ОС для мейнфрейма. Мэйнфрейм - это высокопроизводительный компьютер, предназначенный для обработки больших объемов данных и хранения больших объемов данных, а также обладающий большим объемом памяти. Первый мэйнфрейм был создан IBM в 1964 году и назывался IBM System/360.
В настоящее время наиболее популярными операционными системами являются Windows, UNIX, Linux и Mac OS.