| Статистика |
Онлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0 |
|
Механические счетные машины
Механические счетные машины.
Часто лавры первого конструктора механического калькулятора отдают
известному математику Блезу Паскалю. На самом деле известно, что
немецкий астроном и математик Вильгельм Шиккард,еще за двадцать лет до
Паскаля написал письмо своему другу Иоганну Кеплеру, в котором описал
машину, способную складывать, вычитать, умножать и делить.
 Но
версия, что Шиккард является пионером в этой области, не верна, так как
в 1967 году были обнаружены неизвестные ранее записные книжки Леонардо
да Винчи, с помощью которых ученым и экспертам удалось доказать что
Леонардо да Винчи построил то же самое, что и Шиккард, но более чем за
120 лет до него.
Первым механическим счетным устройством, которое существовало не на
бумаге, а работало, была счетная машина. Она была построена в 1642 году
выдающимся французским ученым Блезом Паскалем. Механический «компьютер»
Паскаля мог складывать и вычитать.
 Эту
машину называли «Паскалина». Она состояла из набора вертикально
установленных колес с нанесенными на них цифрами от 0 до 9. При полном
обороте колеса оно сцеплялось с соседним колесом и поворачивало его на
одно деление. Число колес определяло число разрядов – так, два колеса
позволяли считать до 99, три – уже до 999.
В 1673 году немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм Лейбниц
создал механическое счетное устройство, которое не только складывало и
вычитало, но также умножало и делило. Машина Лейбница была немного
сложнее «Паскалины». В отличие от «Пскалины», числовые колеса, теперь
уже зубчатые, имели зубцы девяти различных длин, и вычисления
производились за счет сцепления колес. Именно несколько видоизмененные
колеса Лейбница стали основой массовых счетных приборов – арифмометров,
которыми широко пользовались на протяжении всего XVIII века.
Арифмометры получили очень широкое применение. На них выполняли даже
очень сложные расчеты. Например: расчеты баллистических таблиц для
артиллерийских стрельб. Существовала и специальная профессия — счетчик
— человек, работающий с арифмометром. Но многие расчеты производились
очень медленно — даже десятки счетчиков должны были работать по
несколько недель и месяцев. Причина проста — при таких расчетах выбор
выполняемых действий и запись результатов производились человеком, а
скорость его работы весьма ограничена. Поэтому человек не остановился
на создании арифмометра. Долгое время люди не могли придумать ничего
более совершенного машины Лейбница. Но ученые работали, придумывали
что-то новое, делали эксперименты. Некоторые из них были успешны.
Идеи Бэббиджа.
Из всех изобретателей прошлых столетий, внесших вклад в развитие
вычислительной техники, наиболее близко к созданию компьютера в
современном представлении подошел англичанин Чарльз Бэббидж. Желание
механизировать вычисления возникло у Бэббиджа в связи с недовольством,
которое он испытывал, сталкиваясь с ошибками в математических таблицах,
используемых в самых различных областях.
В 1822 г. Бэббидж построил пробную модель вычислительного устройства,
назвав ее "Разностной машиной": работа модели основывалась на принципе,
известном в математике как "метод конечных разностей". Данный метод
позволяет вычислять значения многочленов, употребляя только операцию
сложения и не выполнять умножение и деление, которые значительно
труднее поддаются автоматизации. При этом предусматривалось применение
десятичной системы счисления (а не двоичной, как в современных
компьютерах).
Однако "Разностная машина" имела довольно ограниченные возможности.
Репутация Бэббиджа как первооткрывателя в области автоматических
вычислений завоевана в основном благодаря другому, более совершенному
устройству Аналитической машине (к идее создания которой он пришел в
1834 г.), имеющей удивительно много общего с современными компьютерами.
Предполагалось, что это будет вычислительная машина для решения
широкого круга задач, способная выполнять основные операции: сложение,
вычитание, умножение, деление. Предусматривалось наличие в машине
"склада" и "мельницы" (в современных компьютерах им соответствуют
память и процессор). Причем планировалось, что работать она будет по
программе, задаваемой с помощью перфокарт, а результаты можно будет
выдавать на печать. Но Бэббидж не смог довести до конца работу по
созданию Аналитической машины, она оказалась слишком сложной для
техники того времени.
Историки утверждают, что первым человеком, сформулировавшим идею о
машине, которая может производить вычисления автоматически (т.е. без
непосредственного участия человека благодаря заложенной программе) был
Чарльз Бэббидж. Он не просто провозгласил неочевидную в то время идею
автоматической вычислительной машины, но и посвятил всю свою жизнь ее
разработке. Одна из его заслуг состояла в том, что он предвосхитил
функциональное устройство вычислительных устройств. По замыслу
Бэббиджа, его аналитическая машина имела следующие функциональные узлы:
1) "Склад" для хранения чисел (по современной терминологии память);
2) "Мельница" (арифметическое устройство, по современной терминологии процессор);
3) Устройство, управляющее последовательностью операций в машине
(Бэббидж не дал ему названия, сейчас используется термин устройство
управления);
4) Устройства ввода и вывода данных.
Идеи Бэббиджа на десятилетия опередили появление пригодной для
практической реализации вычислительных машин элементной базы – реально
работающие конструкции появились лишь в середине XX века.
Фундаментальные принципы архитектуры ЭВМ были обобщены и
систематическим образом изложены в 1946 в классической статье А.
Беркса, Г. Голдстейна и Дж. Неймана "Предварительное рассмотрение
логической конструкции электронного вычислительного устройства" . В
ней, в частности, четко и логично обосновывалась структура ЭВМ. Все
функциональные блоки ЭВМ имеют вполне естественное назначение и
образуют простую и логически обоснованную структуру. Последняя
оказалась настолько удачной, что во многом сохранилась вплоть до наших
дней. Для нее даже используется общепринятое название фон-неймановская
архитектура.
Таким образом, любая вычислительная машина содержит в себе следующие
функциональные блоки:
- арифметико-логическое устройство (АЛУ)
- устройство управления (УУ)
- различные виды памяти
- устройства ввода информации
- устройства вывода информации
В
связи с огромными успехами в миниатюризации электронных компонентов, в
современных компьютерах АЛУ и УУ удалось конструктивно объединить в
единый узел – микропроцессор. Вообще термин процессор почти повсеместно
вытеснил упоминания о своих составляющих АЛУ и УУ. Если сам перечень
функциональных блоков более чем за полвека практически не изменился, то
способы их соединения и взаимодействия претерпели некоторое
эволюционное развитие.
|
| Категория: История создания ЭВМ | Добавил: xxMAXxx (19.09.2009)
|
| Просмотров: 2235 | Комментарии: 6
| Рейтинг: 5.0/1 |
|
|
