Токарный станок или механический компьютер история развития от абака до планшета
Для автоматизации процессов обработки информационных данных, оптимальным считается использование вычислительной техники. Вычислительной техникой является совокупность оборудования, которая предназначена для автоматизированной обработки информационных данных. Под вычислительной системой понимается совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или электронных вычислительных машин (ЭВМ), периферийного оборудования и программного обеспечения, которая предназначена для сбора, хранения, обработки и передачи информации. Главным устройством практически любой вычислительной системы является безусловно ЭВМ.
Электронной вычислительной машиной или компьютером является набор технического оборудования, предназначенного для обработки информации при решении различных задач в автоматическом режиме.
Ручные устройства для вычислений
Вся история развития вычислительной техники напрямую связана с устремлением человека применять автоматизированные устройства при больших вычислительных операциях. Даже реализация несложных арифметических процедур с числами, имеющими большое количество разрядов, способна вызывать затруднения у человеческого мозга. Поэтому ещё в древности человек изобрёл вычислительное устройство, именуемое абак. Абак представлял собой счётную доску, которая была несложным устройством, предназначенным для счёта, применявшимся для реализации арифметических действий примерно с начала четвёртого века до нашей эры в Древнем Риме и Древней Греции. А в европейских государствах абак применялся даже в восемнадцатом век нашей эры. В России ещё в шестнадцатом, семнадцатом веках существовало устройство, аналогичное абаку, которое называлось русскими счётами.
2.1.2 Суаньпань
Китайская разновидность абака - суаньпань - появилась в VI веке н.э.; современный тип этого счётного прибора был создан позднее, по-видимому в XII столетии
Суаньпань представляет собой прямоугольную раму, в которой параллельно друг другу протянуты проволоки или верёвки числом от девяти и более. Перпендикулярно этому направлению суаньпань перегорожен на две неравные части.
В большом отделении («земля») на каждой проволоке нанизано по пять шариков (косточек), в меньшем («небо») — по два. Проволоки соответствуют десятичным разрядам.
Соробан - японский абак, происходит от китайскогосуаньпаня, который был завезен в Японию в XV- XVI веках. Соробан проще своего предшественника, у него на "небе" на один шарик меньше, чем у суаньпаня.
Суаньпань изготовлялись всевозможных размеров, вплоть до самых миниатюрных - в коллекции Перельмана имелся привезённый из Китая экземпляр в 17 мм длины и 8 мм ширины.
Китайцы разработали изощрённую технику работы на счётной доске. Их методы позволяли быстро производить над числами все 4 арифметические операции, а также извлекать квадратные и кубические корни.
Готовые работы на аналогичную тему
В 1642-ом году французский специалист Блез Паскаль создал первый в мировой истории механический цифровой вычислитель Паскалин, базой которого стали зубчатые колёса. Данный механизм был способен осуществлять суммирование и вычитание пятиразрядных десятичных чисел, а его модернизированный вариант уже мог оперировать с восьмиразрядными десятичными числами.
В 1673-ем году немецкий специалист Готфрид Вильгельм Лейбниц создал механический калькулятор, позволяющий в двоичной системе счисления выполнять операции сложения, вычитания, умножения и деления. Причём умножение и деление выполнялось путём поочерёдного многократного осуществления сложения и вычитания. Однако при этом широкое применение вычислительных устройств пошло лишь с 1820-го года, когда французский учёный Чарльз Калмар создал устройство, которое было способно осуществлять все базовые арифметические действия. Данная конструкция стала именоваться арифмометром, и у неё была такая удивительная универсальность, что её использовали очень долго, почти до шестидесятых годов прошлого века.
2.1 Докомпьютерная эпоха.
2.1.3 Русские счёты (аналог римского абака)
Это простое механическое устройство для произведения арифметических расчётов, являются одним из первых вычислительных устройств.
Счёты представляют собой раму с нанизанными на спицы костяшками, обычно по 10 штук.
В XVI возник дощаной счет (достаточно сложный), первый вариант русских счетов. Такие счеты хранятся сейчас в Историческом музее в Москве.
Современный вид русские счеты приобрели к началу XVIII века. Далее они только меняли форму, размер и изгибы проволоки для удобства использования.
В России счеты появились в то же время, что и в Японии. Но русские счеты были изобретены самостоятельно, что доказывают следующие факты. Во-первых, русские счеты очень сильно отличаются от китайских. Во-вторых, это изобретение имеет свою историю.
В России был распространен «счет костьми». Он был близок европейскому счету на линиях, но писцы использовали вместо жетонов плодовые косточки. В XVI возник дощаной счет (достаточно сложный), первый вариант русских счетов. Такие счеты хранятся сейчас в Историческом музее в Москве.
Современный вид русские счеты приобрели к началу XVIII века. Далее они только меняли форму, размер и изгибы проволоки для удобства использования.
Счеты в России использовались почти 300 лет и сменили их только дешевые карманные калькуляторы.
Автоматизированные вычисления
Идеи по автоматизации вычислительных операций были навеяны часовой промышленностью. Старинные часы на монастырской башне выполнены таким образом, что в некоторое, заданное часовым мастером время, они приводили в действие механизм колокольной системы. К началу девятнадцатого века английский учёный Чарльз Беббидж создал проект аналитической машины, которая имела внешний вид, схожий с формами сегодняшних компьютеров. Она являлась огромным арифмометром, который работал под управлением специальной программы, и был оснащён устройством памяти и арифметическим устройством. Аналитическая машина, подобно современным компьютерам, имела устройство ввода, блок управления, запоминающее устройство и блок вывода результатов вычислений. Помощницей у Чарльза Беббиджа практически во всех его разработках выступала леди Ада Лавлейс (имевшая в девичестве фамилию Байрон). Она стала первым программистом (первой программисткой), первой вычислительной машины и сформировала основу нынешнего программирования для вычислительного оборудования с программным управлением. Помимо этого, она выдвинула целый ряд передовых идей и ею была сформулирована совокупность определений и терминологии, сохранившихся и до сегодняшних дней. Она предвидела создание в будущем, то есть уже в наше время, компьютерных устройств в виде универсальных модулей, которые предназначены как для реализации вычислений, так и для обработки графики и звуковых файлов.
Отличительной особенностью Аналитической машины был тот факт, что в ней впервые использовалась методика разделения информации на выполняемый командный набор и собственно данные. Информационными носителями при вводе и выводе данных Бэббидж предполагал использовать перфорированные листы (перфокарты) из твёрдой бумаги с информацией, записываемой на них, в виде набора отверстий.
В дальнейшем научно-технический прогресс позволил в 1944 году сконструировать первую вычислительную машину, основой которой стали электромеханическое релейное оборудование. Называлась эта машина «Марк один» и размерами была примерно в половину футбольного поля.
Релейные схемы обладали малым быстродействием и уже в 1946-ом году был создана первая, по-настоящему электронная, вычислительная машина на базе вакуумных ламп ЭНИАК.
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
- Онлайн
формат - Диплом
гособразца - Помощь в трудоустройстве
311 лекций для учителей,
воспитателей и психологов
Получите свидетельство
о просмотре прямо сейчас!
«Как закрыть гештальт: практики и упражнения»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
2.1.1 Абак
Аба́к (греч. αβαξ, abákion, лат. abacus — доска) — счётная доска, применявшаяся для арифметических вычислений приблизительно с IV века до н. э. в Древней Греции, Древнем Риме.
Доска абака была разделена линиями на полосы, счёт осуществлялся с помощью размещённых на полосах камней или других подобных предметов. Впервые появился, вероятно, в Древнем Вавилоне ок. 3 тыс. до н. э.
Первоначально представлял собой доску, разграфлённую на полосы или со сделанными углублениями. Счётные марки (камешки, косточки) передвигались по линиям или углублениям. В 5 в. до н. э. в Египте вместо линий и углублений стали использовать палочки и проволоку с нанизанными камешками.
Абаком называлась дощечка покрытая слоем пыли, на которой острой палочкой проводились линии и какие-нибудь предметы, размещавшиеся в полученных колонках по позиционному принципу. Изготовлялся абак из бронзы, камня, слоновой кости и цветного стекла. До нашего времени дошёл бронзовый римский абак, на котором камешки передвигались в вертикально прорезанных желобках. Внизу помещались камешки для счета до пяти, а в верхней части имелось отделение для камешка, соответствующего пятёрке.
Описание презентации по отдельным слайдам:
История развития вычислительной техники
ОТ АБАКА ДО КОМПЬЮТЕРА
Создать таблицу
«Устройства докомпьютерной эпохи»
Счет на пальцах.
Пальцевый счет уходит корнями в глубокую древность, встречаясь в том или ином виде у всех народов и в наши дни. Известные средневековые математики рекомендовали в качестве вспомогательного средства именно пальцевый счет, допускающий довольно эффективные системы счета.
Счет с помощью предметов.
Например, у народов доколумбовой Америки был весьма развит узелковый счет. Более того, система узелков выполняла также роль своего рода хроник и летописей, имея достаточно сложную структуру. Однако, использование ее требовало хорошей тренировки памяти.
Автор: учитель информатики и ИКТ МОУ «СОШ с. Питерка» Лебедева С. Н.
Чтобы сделать процесс счета более удобным, первобытный человек начал использовать вместо пальцев другие приспособления. Фиксация результатов счета производилась различными способами: нанесение насечек, счетные палочки, узелки и др.
Абак и счеты.
Счет с помощью группировки и перекладывания предметов явился предшественником счета на абаке - наиболее развитом счетном приборе древности, сохранившимся до наших дней в виде различного типа счетов. Абак явился первым развитым счетным прибором в истории человечества, основным отличием которого от предыдущих способов вычислений было выполнение вычислений по разрядам. Хорошо приспособленный к выполнению операций сложения и вычитания, абак оказался недостаточно эффективным прибором для выполнения операций умножения и деления.
Абак (V-IV век до н.э.)
Китайские счеты суан-пан
Японские счеты соробан
Русские счеты
Введенные в 1614 г. Дж. Непером логарифмы оказали революционизирующее влияние на все последующее развитие счета, чему в значительной степени способствовало появление целого ряда логарифмических таблиц, вычисленных как самим Непером, так и рядом других известных в то время вычислителей. Однако, в практической работе использование логарифмических таблиц имеет ряд неудобств, поэтому Дж. Непер в качестве альтернативного метода предложил специальные счетные палочки (названные впоследствии палочками Непера), позволявшие производить операции умножения и деления непосредственно над исходными числами. В основу данного метода Непер положил способ умножения решеткой. Наряду с палочками Непер предложил счетную доску для выполнения операций умножения, деления, возведения в квадрат и извлечения квадратного корня в двоичной с.с., предвосхитив тем самым преимущества такой системы счисления для автоматизации вычислений. Логарифмы послужили основой создания замечательного вычислительного инструмента - логарифмической линейки, более 360 лет служащего инженерно-техническим работникам всего мира.
Палочки Непера и
логарифмическая линейка
Палочки Непера
Логарифмическая линейка
В 1623 г. немецкий ученый Вильгельм Шиккард предложил свое решение на базе шестиразрядного десятичного вычислителя, состоявшего также из зубчатых колес, рассчитанного на выполнение сложения, вычитания, а также табличного умножения и деления.
1642 г. Первым реально осуществленным и ставшим известным механическим цифровым вычислительным устройством стала "Паскалина", созданная французским ученым Блезом Паскалем. Это было шести- или восьмиразрядное устройство на зубчатых колесах, способное суммировать и вычитать десятичные числа.
Машина Шиккарда и Паскалина
1673 г. Через 30 лет после "Паскалины" появился "арифметический прибор" Готфрида Вильгельма Лейбница - двенадцатиразрядное десятичное устройство для выполнения арифметических операций, включая умножение и деление.
Конец XVIII века. Жозеф Жаккард создает ткацкий станок с программным управлением при помощи перфокарт. Гаспар де Прони разрабатывает новую технологию вычислений в три этапа: разработка численного метода, составление программы последовательности арифметических действий, проведение вычислений путем арифметических операций над числами в соответствии с оставленной программой.
Гениальную идею Беббиджа осуществил Говард Айкен, американский ученый, создавший в 1944 г. первую в США релейно-механическую вычислительную машину. Ее основные блоки - арифметики и памяти были исполнены на зубчатых колесах.
1830-1846 гг. Чарльз Беббидж разрабатывает проект Аналитической машины - механической универсальной цифровой вычислительной машины с программным управлением. Были созданы отдельные узлы машины. Всю машину из-за ее громоздкости создать не удалось.
Аналитическая машина Бэббиджа
В конце XIX в. Были созданы более сложные механические устройства. Самым важным из них было устройство, разработанное американцем Германом Холлеритом. Исключительность его заключалась в том, что в нем впервые была употреблена идея перфокарт и расчеты велись с помощью электрического тока. В 1897 г. Холлерит организовал фирму, которая в дальнейшем стала называться IBM.
Машина Германа Холлерита
Наиболее крупные проекты в это же время были выполнены в Германии (К. Цузе) и США (Д. Атанасов, Г. Айкен и Д. Стиблиц). Данные проекты можно рассматривать в качестве прямых предшественников универсальных ЭВМ.
Составить таблицу
«Поколения ЭВМ»
1942-1943 гг. В Англии при участии Алана Тьюринга была создана вычислительная машина "Colossus". В ней было уже 2000 электронных ламп. Машина предназначалась для расшифровки радиограмм германского Вермахта.
1943 г. Под руководством американца Говарда Айкена, по заказу и при поддержке фирмы IBM создан Mark-1 - первый программно-управляемый компьютер. Он был построен на электромеханических реле, а программа обработки данных вводилась с перфоленты.
Colossus и Mark-1
ЭВМ первого поколения
1946 – 1958 г.г.
Основной элемент – электронная лампа.
Из-за того, что высота стеклянной лампы - 7см, машины были огромных размеров. Каждые 7-8 мин. одна из ламп выходила из строя, а так как в компьютере их было 15 - 20 тысяч, то для поиска и замены поврежденной лампы требовалось очень много времени.
Ввод чисел в машины производился с помощью перфокарт, а программное управление осуществлялось, например в ENIAC, с помощью штекеров и наборных полей. Когда все лампы работали, инженерный персонал мог настроить ENIAC на какую-нибудь задачу, вручную изменив подключение 6 000 проводов.
Машины первого поколения
Машины этого поколения: «БЭСМ», «ENIAC», «МЭСМ», «IBM -701», «Стрела», «М-2», «М-3», «Урал», «Урал-2», «Минск-1», «Минск-12», «М-20». Эти машины занимали большую площадь и использовали много электроэнергии.
Их быстродействие не превышало 2—20 тыс. операций в секунду, оперативная память не превышала 2 Кб.
ЭВМ второго поколения
1959 – 1967 г.г.
Основной элемент – полупроводниковые транзисторы.
Первый транзистор способен был заменить ~ 40 электронных ламп и работает с большой скоростью. В качестве носителей информации использовались магнитные ленты и магнитные сердечники, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски.
Большое внимание начали уделять созданию системного программного обеспечения, компиляторов и средств ввода-вывода.
Машины второго поколения
В СССР в 1967 году вступила в строй наиболее мощная в Европе ЭВМ второго поколения “БЭСМ-6” (Быстродействующая Электронная Счетная Машина 6). Также в то же время были созданы эвм “Минск-2”, “Урал-14”. Появление полупроводниковых элементов в электронных схемах существенно увеличило емкость оперативной памяти, надежность и быстродействие ЭВМ. Уменьшились размеры, масса и потребляемая мощность.
Машины предназначались для решения различных трудоемких научно-технических задач, а также для управления технологическими процессами в производстве.
ЭВМ третьего поколения
1968– 1974 г.г.
Основной элемент – интегральная схема.
В 1958 году Роберт Нойс изобрел малую кремниевую интегральную схему, в которой на небольшой площади можно было размещать десятки транзисторов
.
Одна ИС способна заменить десятки тысяч транзисторов. Один кристалл выполняет такую же работу, как и 30-ти тонный “Эниак”. А компьютер с использованием ИС достигает производительности в 10 000 000 операций в секунд.
В конце 60-х годов появляется полупроводниковая память, которая и по сей день используется в персональных компьютерах в качестве оперативной
В 1964 г., фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM 360 (System360), ставших первыми компьютерами третьего поколения.
Машины третьего поколения.
Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина.
Примеры машин третьего поколения – семейства IBM-360, IBM-370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др. Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Емкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов.
ЭВМ четвертого поколения
1975 – по настоящее время
Основной элемент – большая интегральная схема.
С начала 80-х, благодаря появлению персональных компьютеров, вычислительная техника становится массовой и общедоступной.
С точки зрения структуры машины этого поколения представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Емкость оперативной памяти порядка 16 – Мбайт и более.
«Эльбрус»
«Макинтош»
Персональные компьютеры
Современные персональные компьютеры компактны и обладают в тысячи раз большим быстродействием по сравнению с первыми персональными компьютерами (могут выполнять несколько миллиардов операций в секунду).
Ежегодно в мире производится почти 200 миллионов компьютеров, доступных по цене для массового потребителя.
Большие компьютеры и суперкомпьютеры продолжают развиваться. Но теперь они уже не доминируют, как было раньше.
Перспективы развития
компьютерной техники.
Примерно в 2020-2025 годах должны появиться молекулярные компьютеры, квантовые компьютеры, биокомпьютеры и оптические компьютеры. Компьютер будущего облегчит и упростит жизнь человека ещё в десятки раз.
По словам учёных и исследователей, в ближайшем будущем персональные компьютеры кардинально изменятся, так как уже сегодня ведутся разработки новейших технологий, которые ранее никогда не применялись.
От изобретения абака до производства вычислительных машин прошли тысячелетия. В современном мире научный прогресс настолько шагнул вперед, что изменения в мире техники происходят ежедневно. Эти изменения возможны только в процессе упорного систематического труда, а все что создается и усовершенствуется облегчает этот труд. Главным же созидателем был, есть и останется Человек.
Вложение | Размер |
---|---|
ot_abaka_do_kompyutera_tsarukyan_k.docx | 350.33 КБ |
Предварительный просмотр:
МОУ «Средняя общеобразовательная школа
с углубленным изучением отдельных предметов № 32»
От абака до компьютера
Авторы работы: Немчинова Полина и Горбунова Анастасия, ученицы 7А класса
Руководитель: Курлаева Н.А.
Нас заинтересовала эта тема, потому что, современный уровень жизни и быстрый темп развития техники заставляет всех задуматься о том, что было до нас, т.к. без знания прошлого, нет настоящего. В своей работе мы попытались раскрыть исторические аспекты возникновения счетных машин, показать роль ученых, а также влияние науки математики на развитие техники, начиная с древних времен и по настоящее время.
Актуальность темы, на наш взгляд, состоит в том что, несмотря на то, что разные народы говорят на разных языках, пользуются разными алфавитами, но развитие науки и техники движется одновременно и заставляет нас задуматься о единстве решения проблем всеми народами мира.
Главное состоит в том, что все они имеют возможность говорить на одном языке – это язык математики, который не знает национальности.
Прослеживая путь развития счетных машин от абака до компьютера, можно сделать выводы: область их применения обширна, они находят широкое применение в промышленности, в управлении хозяйством, в быту, обучении. ЭВМ помогают составлять географические карты определять залежи полезных ископаемых, рассчитывать прогнозы погоды, переводить книги с одного языка на другие, расшифровывать древние тексты, управлять самолётами, ракетами, электростанциями, рассчитывать полёты космических кораблей.
Во главе всего этого стоит человек. Чтобы делать всё это, человек должен много знать, уметь считать - считать точно и быстро.
Мы также выяснили, что за последнее столетие в мире выполнено столько вычислений, сколько их не было сделано за все предшествующие тысячелетия существования человека.
Мы считаем, что современная математика – результат деятельности человеческого гения в течение многих веков. Она, пройдя через многие тысячелетия, выработала собственный язык, сложилась в обширную научную дисциплину, и это находит своё приложение в многочисленных областях человеческих знаний и практических делах. Математика проникла в химию, биологию, медицину, языкознание, психологию, литературоведение и историю. Математика помогла этим наукам в их развитии. В наше время и наука, и техника тесно взаимосвязаны, они не могут обходиться без вычислительных машин. Они заменяют труд многих тысяч работников и не только считают, но и управляют различными процессами.
Какими станут вычислительные машины завтра, сказать невозможно. Мы предполагаем, что в своём стремительном развитии, они станут ещё нужнее людям, будут распространять своё воздействие на многие отрасли знаний и производства всё глубже и шире. И наша задача в будущем - создать новые технологии для дальнейших исследований.
2.1.6 Curta.
Curta — портативная механическая вычислительная машина
Curta — портативная механическая вычислительная машина, либо механический калькулятор, выпущенная в 1948 году. Создатель- австрийский инженер Курт Херцштарк. Представляла собой небольшой цилиндр, помещающийся в руке. Могла производить операции сложения, вычитания, умножения, деления.
Принцип действия такой же, как у арифмометра. Выпускалась с 1948 по 1970 в Лихтенштейне фирмой Contina AG, произведено порядка 140,000 единиц. Широко использовалась как портативное вычислительное устройство.
Всегда рад отзывам, которые Вы можете оставить в комментариях чуть ниже. Высказывайте свой опыт и свое мнение по данному вопросу.
Предварительный просмотр:
От абака до компьютера.
Муниципальное образовательное учреждение Октябрьская средняя общеобразовательная школа Радищевского района .
на тему «От абака до компьютера»
ученица 10 класс
п. Октябрьский. 2012
Понятие числа возникло задолго до появления письменности. Люди учились считать в течение многих веков, передавая и обогащая из поколения в поколение свой опыт.
Счет, или шире – вычисления, может быть осуществлен в различных формах: существует устный, письменный и инструментальный счет. Средства инструментального счета в разные времена имели различные возможности и назывались по – разному: счетные доски, абаки, счетные инструменты, снаряды, приспособления, приборы, машины и, с середины прошлого столетия, компьютеры.
Древнейшим счетным инструментом, который сама природа предоставила в распоряжение человека, была его собственная рука.
Описание презентации по отдельным слайдам:
История развития вычислительной техники
ОТ АБАКА ДО КОМПЬЮТЕРА
Содержание
Начальный этап развития вычислительной техники
Первое поколение ЭВМ
Второе поколение ЭВМ
Третье поколение ЭВМ
Четвертое поколение ЭВМ
Персональные компьютеры
Перспективы развития компьютерной техники
Кроссворд
Источники информации
Счет на пальцах
Пальцевый счет уходит корнями в глубокую древность, встречаясь в том или ином виде у всех народов и в наши дни. Известные средневековые математики рекомендовали в качестве вспомогательного средства именно пальцевый счет, допускающий довольно эффективные системы счета.
Счет с помощью предметов
Например, у народов доколумбовой Америки был весьма развит узелковый счет. Более того, система узелков выполняла также роль своего рода хроник и летописей, имея достаточно сложную структуру. Однако, использование ее требовало хорошей тренировки памяти.
Чтобы сделать процесс счета более удобным, первобытный человек начал использовать вместо пальцев другие приспособления. Фиксация результатов счета производилась различными способами: нанесение насечек, счетные палочки, узелки и др.
Абак и счеты
Счет с помощью группировки и перекладывания предметов явился предшественником счета на абаке - наиболее развитом счетном приборе древности, сохранившимся до наших дней в виде различного типа счетов. Абак явился первым развитым счетным прибором в истории человечества, основным отличием которого от предыдущих способов вычислений было выполнение вычислений по разрядам. Хорошо приспособленный к выполнению операций сложения и вычитания, абак оказался недостаточно эффективным прибором для выполнения операций умножения и деления.
Абак (V-IV век до н.э.)
Китайские счеты суан-пан
Японские счеты соробан
Русские счеты
Введенные в 1614 г. Дж. Непером логарифмы оказали революционизирующее влияние на все последующее развитие счета, чему в значительной степени способствовало появление целого ряда логарифмических таблиц, вычисленных как самим Непером, так и рядом других известных в то время вычислителей. Впоследствии появляется целый ряд модификаций логарифмических таблиц. Однако, в практической работе использование логарифмических таблиц имеет ряд неудобств, поэтому Дж. Непер в качестве альтернативного метода предложил специальные счетные палочки (названные впоследствии палочками Непера), позволявшие производить операции умножения и деления непосредственно над исходными числами. В основу данного метода Непер положил способ умножения решеткой. Наряду с палочками Непер предложил счетную доску для выполнения операций умножения, деления, возведения в квадрат и извлечения квадратного корня в двоичной с.с., предвосхитив тем самым преимущества такой системы счисления для автоматизации вычислений. Логарифмы послужили основой создания замечательного вычислительного инструмента - логарифмической линейки, более 360 лет служащего инженерно-техническим работникам всего мира.
Палочки Непера и
логарифмическая линейка
Палочки Непера
Логарифмическая линейка
В 1623 г. немецкий ученый Вильгельм Шиккард предложил свое решение на базе шестиразрядного десятичного вычислителя, состоявшего также из зубчатых колес, рассчитанного на выполнение сложения, вычитания, а также табличного умножения и деления.
1642 г. Первым реально осуществленным и ставшим известным механическим цифровым вычислительным устройством стала "Паскаля", созданная французским ученым Блезом Паскалем. Это было шести- или восьмиразрядное устройство на зубчатых колесах, способное суммировать и вычитать десятичные числа.
Машина Шиккарда и Паскаля
1673 г. Через 30 лет после "Паскалины" появился "арифметический прибор" Готфрида Вильгельма Лейбница - двенадцатиразрядное десятичное устройство для выполнения арифметических операций, включая умножение и деление.
Конец XVIII века. Жозеф Жаккард создает ткацкий станок с программным управлением при помощи перфокарт. Гаспар де Прони разрабатывает новую технологию вычислений в три этапа: разработка численного метода, составление программы последовательности арифметических действий, проведение вычислений путем арифметических операций над числами в соответствии с оставленной программой.
Гениальную идею Беббиджа осуществил Говард Айкен, американский ученый, создавший в 1944 г. первую в США релейно-механическую вычислительную машину. Ее основные блоки - арифметики и памяти были исполнены на зубчатых колесах.
1830-1846 гг. Чарльз Беббидж разрабатывает проект Аналитической машины - механической универсальной цифровой вычислительной машины с программным управлением. Были созданы отдельные узлы машины. Всю машину из-за ее громоздкости создать не удалось.
Аналитическая машина Бэббиджа
В конце XIX в. Были созданы более сложные механические устройства. Самым важным из них было устройство, разработанное американцем Германом Холлеритом. Исключительность его заключалась в том, что в нем впервые была употреблена идея перфокарт и расчеты велись с помощью электрического тока. В 1897 г. Холлерит организовал фирму, которая в дальнейшем стала называться IBM.
Машина Германа Холлерита
Наиболее крупные проекты в это же время были выполнены в Германии (К. Цузе) и США (Д. Атанасов, Г. Айкен и Д. Стиблиц). Данные проекты можно рассматривать в качестве прямых предшественников универсальных ЭВМ.
1942-1943 гг. В Англии при участии Алана Тьюринга была создана вычислительная машина "Colossus". В ней было уже 2000 электронных ламп. Машина предназначалась для расшифровки радиограмм германского Вермахта.
1943 г. Под руководством американца Говарда Айкена, по заказу и при поддержке фирмы IBM создан Mark-1 - первый программно-управляемый компьютер. Он был построен на электромеханических реле, а программа обработки данных вводилась с перфоленты.
Colossus и Mark-1
ЭВМ первого поколения
1946 – 1958 г.г.
Основной элемент – электронная лампа.
Из-за того, что высота стеклянной лампы - 7см, машины были огромных размеров. Каждые 7-8 мин. одна из ламп выходила из строя, а так как в компьютере их было 15 - 20 тысяч, то для поиска и замены поврежденной лампы требовалось очень много времени.
Ввод чисел в машины производился с помощью перфокарт, а программное управление осуществлялось, например в ENIAC, с помощью штекеров и наборных полей. Когда все лампы работали, инженерный персонал мог настроить ENIAC на какую-нибудь задачу, вручную изменив подключение 6 000 проводов.
Машины первого поколения
Машины этого поколения: «БЭСМ», «ENIAC», «МЭСМ», «IBM -701», «Стрела», «М-2», «М-3», «Урал», «Урал-2», «Минск-1», «Минск-12», «М-20». Эти машины занимали большую площадь и использовали много электроэнергии.
Их быстродействие не превышало 2—3 тыс. операций в секунду, оперативная память не превышала 2 Кб.
ЭВМ второго поколения
1959 – 1967 г.г.
Основной элемент – полупроводниковые транзисторы.
Первый транзистор способен был заменить ~ 40 электронных ламп и работает с большой скоростью. В качестве носителей информации использовались магнитные ленты и магнитные сердечники, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски.
Большое внимание начали уделять созданию системного программного обеспечения, компиляторов и средств ввода-вывода.
Машины второго поколения
В СССР в 1967 году вступила в строй наиболее мощная в Европе ЭВМ второго поколения “БЭСМ-6” (Быстродействующая Электронная Счетная Машина 6). Также в то же время были созданы эвм “Минск-2”, “Урал-14”. Появление полупроводниковых элементов в электронных схемах существенно увеличило емкость оперативной памяти, надежность и быстродействие ЭВМ. Уменьшились размеры, масса и потребляемая мощность.
Машины предназначались для решения различных трудоемких научно-технических задач, а также для управления технологическими процессами в производстве.
ЭВМ третьего поколения
1968– 1974 г.г.
Основной элемент – интегральная схема.
В 1958 году Роберт Нойс изобрел малую кремниевую интегральную схему, в которой на небольшой площади можно было размещать десятки транзисторов
.
Одна ИС способна заменить десятки тысяч транзисторов. Один кристалл выполняет такую же работу, как и 30-ти тонный “Эниак”. А компьютер с использованием ИС достигает производительности в 10 000 000 операций в секунд.
В конце 60-х годов появляется полупроводниковая память, которая и по сей день используется в персональных компьютерах в качестве оперативной
В 1964 г., фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM 360 (System360), ставших первыми компьютерами третьего поколения.
Машины третьего поколения.
Машины третьего поколения имеют развитые операционные системы. Они обладают возможностями мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина.
Примеры машин третьего поколения – семейства IBM-360, IBM-370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др. Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Емкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов.
ЭВМ четвертого поколения
1975 – по настоящее время
Основной элемент – большая интегральная схема.
С начала 80-х, благодаря появлению персональных компьютеров, вычислительная техника становится массовой и общедоступной.
С точки зрения структуры машины этого поколения представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Емкость оперативной памяти порядка 1 – 64 Мбайт.
«Эльбрус»
«Макинтош»
Персональные компьютеры
Современные персональные компьютеры компактны и обладают в тысячи раз большим быстродействием по сравнению с первыми персональными компьютерами (могут выполнять несколько миллиардов операций в секунду).
Ежегодно в мире производится почти 200 миллионов компьютеров, доступных по цене для массового потребителя.
Большие компьютеры и суперкомпьютеры продолжают развиваться. Но теперь они уже не доминируют, как было раньше.
Перспективы развития
компьютерной техники.
Примерно в 2020-2025 годах должны появиться молекулярные компьютеры, квантовые компьютеры, биокомпьютеры и оптические компьютеры. Компьютер будущего облегчит и упростит жизнь человека ещё в десятки раз.
По словам учёных и исследователей, в ближайшем будущем персональные компьютеры кардинально изменятся, так как уже сегодня ведутся разработки новейших технологий, которые ранее никогда не применялись.
Принципы фон Неймана
Арифметико-логическое устройство (выполняет все арифметические и логические операции);
Устройство управления (которое организует процесс выполнения программ );
Запоминающее устройство (память для хранения информации);
Устройства ввода и вывода (позволяет вводить и выводить информацию).
Устройство для ввода информации с помощью нажатия на кнопки.
Устройство, с помощью которого можно подключиться к сети Интернет.
Устройство, выводящее информацию из компьютера на бумагу.
Устройство для ввода информации.
Устройство вывода информации на экран.
Устройство, копирующее любую информацию в компьютер
с бумаги.
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Столичный центр образовательных технологий г. Москва
Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца
от 3 170 руб. 1900 руб.
Количество часов 300 ч. / 600 ч.
Успеть записаться со скидкой
Форма обучения дистанционная
- Онлайн
формат - Диплом
гособразца - Помощь в трудоустройстве
311 лекций для учителей,
воспитателей и психологов
Получите свидетельство
о просмотре прямо сейчас!
«Как закрыть гештальт: практики и упражнения»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
2.1.4 Логарифми́ческая лине́йка.
Линейка Уатта - первая универсальная логарифмическая линейка, пригодная для выполнения любых инженерных расчетов, была сконструирована в 1779 году выдающимся английским механиком Дж.Уаттом. Она получила название "сохо-линейки", по имени местечка близ Бирмингема, где работал Уатт.
Это аналоговое вычислительное устройство, позволяющее выполнять несколько математических операций, в том числе умножение и деление чисел, возведение в степень (чаще всего в квадрат и куб) и вычисление квадратных и кубических корней, вычисление логарифмов, тригонометрических функций и другие операции.
Принцип действия логарифмической линейки основан на том, что умножение и деление чисел заменяется соответственно сложением и вычитанием их логарифмов. Первый вариант линейки разработал английский математик-любитель Уильям Отред в 1622 году.
Простейшая логарифмическая линейка состоит из двух шкал в логарифмическом масштабе, способных передвигаться относительно друг друга. Более сложные линейки содержат дополнительные шкалы и прозрачный бегунок с несколькими рисками. На обратной стороне линейки могут находиться какие-либо справочные таблицы.
Для того чтобы вычислить произведение двух чисел, начало подвижной шкалы совмещают с первым множителем на неподвижной шкале, а на подвижной шкале находят второй множитель.
Напротив него на неподвижной шкале находится результат умножения этих чисел: lg(x) + lg(y) = lg(xy)
Чтобы разделить числа, на подвижной шкале находят делитель и совмещают его с делимым на неподвижной шкале. Начало подвижной шкалы указывает на результат: lg(x) — lg(y) = lg(x/y)
С помощью логарифмической линейки находят лишь мантиссу числа, его порядок вычисляют в уме. Точность вычисления обычных линеек — два-три десятичных знака. Для выполнения других операций используют бегунок и дополнительные шкалы.
Следует отметить, что, несмотря на простоту, на логарифмической линейке можно выполнять достаточно сложные расчёты. Раньше выпускались довольно объёмные пособия по их использованию.
В СССР логарифмические линейки широко использовались для выполнения инженерных расчётов примерно до начала 80-х годов XX века, когда они были вытеснены калькуляторами. 2.1.5 Арифмомерт.
5. Арифмометр-от греческого "Arithmós" (число) и "Metr" (измерять)
В наиболее общем (и принятом на этом сайте) определении арифмометр - это настольная (или портативная) механическая машина, предназначенная для точного умножения и деления, а также для сложения и вычитания.
Настольная или портативная
Чаще всего арифмометры были настольные или "наколенные" (как современные ноутбуки), изредка встречались карманные модели (Curta). Этим они отличались от больших напольных вычислительных машин, таких как табуляторы (Т-5М) или механические компьютеры (Z-1, машина Бэббиджа).
Числа вводится в арифмометр, преобразуются и передаются пользователю (выводятся в окнах счётчиков или печатаются на ленте) с использованием только механических устройств. При этом арифмометр может использовать исключительно механический привод (то есть для работы на них надо постоянно крутить ручку. Этот примитивный вариант используется, например, в "Феликс"-е ) или производить часть операций с использованием электромотора (Наиболее совершенные арифмометры - вычислительные автоматы, например "Facit CA1-13" , почти при любой операции используют электромотор).
Арифмометры являются цифровыми (а не аналоговыми, как например логарифмическая линейка) устройствами. Поэтому результат вычисления не зависит от погрешности считывания и является абсолютно точным.
Умножение и деление
Арифмометры предназначены в первую очередь для умножения и деления. Поэтому почти у всех арифмометров есть устройство, отображающее количество сложений и вычитаний - счётчик оборотов (так как умножение и деление чаще всего реализовано как последовательное сложение и вычитание.
Сложение и вычитание
Арифмометры могут выполнять сложение и вычитание. Но на примитивных рычажных моделях (например, на "Феликсе" ) эти операции выполняются очень медленно (быстрее, чем умножение и деление, но заметно медленнее, чем на простейших суммирующих машинах или даже вручную).
При работе на арифмометре порядок действий всегда задаётся вручную - непосредственно перед каждой операцией следует нажать соответствующую клавишу или повернуть соответствующий рычаг. Это особенность арифмометра не включается в определение, так как программируемых аналогов арифмометров практически не существовало.
Механические устройства для вычислений
Попытки механизации вычислительных процедур предпринимались ещё в семнадцатом веке. Вначале для создания механических вычислительных устройств использовались механизмы, которые были аналогами по принципу действия обычным часам. Учёным из Германии Вильгельмом Шиккардом в начале семнадцатого века впервые был изобретён механизм под названием суммирующие часы, который предназначался для выполнения операций суммирования и вычитания шестнадцатиразрядных чисел в десятичном формате. Хотя достоверно неизвестно что этот учёный воплотил своё изобретение в жизнь, тем не менее в шестидесятом году прошлого века специалисты сумели собрать это устройство по имеющемуся описанию и оно даже работало.
2.1.7 Суммирующая машина .
Суммирующая машина — механическая машина, автоматически суммирующая числа, вводимые в неё оператором.
Суммирующие машины бывают двух типов — незаписывающие (отображающие результат вычисления результаты вычисления с помощью поворота цифровых колёс) и записывающие (печатающие ответ на ленте или на листе бумаги).
От изобретения абака до производства вычислительных машин прошли тысячелетия. В современном мире научный прогресс настолько шагнул вперед, что изменения в мире техники происходят ежедневно. Эти изменения возможны только в процессе упорного систематического труда, а все что создается и усовершенствуется облегчает этот труд. Главным же созидателем был, есть и останется Человек.
Нас заинтересовала эта тема, потому что, современный уровень жизни и быстрый темп развития техники заставляет всех задуматься о том, что было до нас, т.к. без знания прошлого, нет настоящего. В своей работе мы попытались раскрыть исторические аспекты возникновения счетных машин, показать роль ученых, а также влияние науки математики на развитие техники, начиная с древних времен и по настоящее время.
Актуальность темы, на наш взгляд, состоит в том что, несмотря на то, что разные народы говорят на разных языках, пользуются разными алфавитами, но развитие науки и техники движется одновременно и заставляет нас задуматься о единстве решения проблем всеми народами мира.
Главное состоит в том, что все они имеют возможность говорить на одном языке – это язык математики, который не знает национальности.
Прослеживая путь развития счетных машин от абака до компьютера, можно сделать выводы: область их применения обширна, они находят широкое применение в промышленности, в управлении хозяйством, в быту, обучении. ЭВМ помогают составлять географические карты определять залежи полезных ископаемых, рассчитывать прогнозы погоды, переводить книги с одного языка на другие, расшифровывать древние тексты, управлять самолётами, ракетами, электростанциями, рассчитывать полёты космических кораблей.
Во главе всего этого стоит человек. Чтобы делать всё это, человек должен много знать, уметь считать - считать точно и быстро.
Мы также выяснили, что за последнее столетие в мире выполнено столько вычислений, сколько их не было сделано за все предшествующие тысячелетия существования человека.
Вложение | Размер |
---|---|
исследовательская работа учащихся | 680.66 КБ |
Читайте также: