Сибирски университет за потребителска кооперация
Етапи на развитие на компютърните технологии
Изпълнен от: Ворошилов И.А.
Съдържание
Помощни средства и устройства за ранно преброяване 3
Етапи на развитие на компютърните технологии 4
Предмеханичен етап 4
Механичен етап 5
Електромеханична стъпка 11
Pascal Adder 14
Лайбниц калкулатор 16
История на създаването 16
Различната машина 20 на Чарлз Бабидж
История на сътворението 20
Аналитична машина 24
Препратки 26
Списък с илюстрации 27
Въведение Помощни средства и устройства за ранно преброяване
Човечеството се е научило да използва най-простите устройства за броене преди хиляди години. Най-търсена беше необходимостта да се определи броят на артикулите, използвани при бартер. Едно от най-простите решения беше да се използва тегловният еквивалент на обменяния предмет, което не изискваше точно преизчисляване на броя на неговите компоненти. За тези цели бяха използвани най-простите везни за балансиране, които по този начин се превърнаха в едно от първите устройства за количествено определяне на масата.
Принципът на еквивалентност беше широко използван в друго, познато на мнозина, най-простите устройства за броене Abacus или Abacus. Броят на преброените обекти съответства на броя на преместените кокалчета на този инструмент.
Сравнително сложно устройство за броене може да бъде броеница, използвана в практиката на много религии. Вярващият, както при сметките, преброи броя на молитвите, произнесени върху зърната на броеницата, и когато премине пълен кръг от броеницата, премести специални зърна-броячи на отделна опашка, показвайки броя на преброените кръгове.
Етапи на развитиепредмеханичен етап на компютърните науки
Ръчният период на автоматизация на изчисленията започва в зората на човешката цивилизация и се основава на използването на части от тялото,
Чертеж 1. Суан Пан
особено пръстите на ръцете и краката. Броенето на пръсти се корени в древността и се среща под една или друга форма сред всички народи днес. Разбира се, изчислението беше примитивно и нивото на абстракция е много ниско. Концепцията за число е възможно най-конкретна, тя е неразривно свързана с предмета (т.е., например, не е числото "две", а "две риби", "два коня" и т.н.). Диапазонът на броене е малък. Могат да се разграничат три вида такива устройства за броене. Изкуствени устройства: прорези (прорези) върху различни предмети; възли на въжета са широко разпространени в Южна Америка. Броене на предмети, когато се използват предмети като камъчета, пръчки, зърна и др. Често този тип броене се използва заедно с броене на пръсти. Броенето с предмети е предшественик на броенето на абака, най-модерния уред за броене от древността, който е запазил известно значение и в наши дни (под формата на българско сметало, китайски суан-пан и др.). Сметало е броително устройство, на което се отбелязват местата (колони или редове) за отделните цифри на числата.
механичен етап
Чертеж 2. Леонардо да Винчи (1452–1519)
Под механично изчислително устройство се разбира устройство, изградено върху механични елементи и осигуряващо автоматично прехвърляне от най-ниското ниво към най-високото. Една от първите сумиращи машини, по-точно "сумиращата машина", е изобретена от Леонардо да Винчи (Leonardo da Vinci, 1452-1519) около 1500 г. Вярно, никой не знаеше за идеите му в продължение на почти четири века. рисунка на товаУстройството е открито едва през 1967 г. и според него IBM пресъздава напълно функционална 13-битова сумираща машина, която използва принципа на 10-зъбните колела.
Десет години по-рано, в резултат на исторически изследвания в Германия, са открити чертежи и описание на сумираща машина, направени през 1623 г. от Вилхелм Шикард (1592-1636), професор по математика в университета в Тюбинген. Това беше много "напреднала" 6-битова машина, състояща се от три възела: устройство за събиране и изваждане, устройство за умножение и записващо устройство за междинни резултати. Ако суматорът беше направен на традиционни зъбни колела, които имаха гърбици за прехвърляне на трансферната единица към съседния бит, тогава умножителят беше изграден много сложно. В него немският професор прилага метода на „решетката“, когато с помощта на „монтирана“ на валовете зъбна „таблица за умножение“ всяка цифра от първия фактор се умножава по всяка цифра от втория, след което всички тези частични произведения се събират с отместване.
Чертеж 3. Блез Паскал (1623–1662)
Първата проба постоянно се счупи, а две години по-късно Паскал направи по-съвършен модел. Това беше чисто финансова машина: имаше шест знака след десетичната запетая и два допълнителни: едната разделена на 20 части, другата на 12, което съответстваше на съотношението на тогавашните парични единици (1 су = 1/20 ливра, 1 дение = 1/12 су). Всяка категория съответства на колело с определен брой зъби.
През краткия си живот Блез Паскал, който живее само на 39 години, успява да направи около петдесет изчислителни машини от голямо разнообразие от материали: от мед, от различни видове дърво, от слонова кост. Ученият представи един от тях на канцлера Сегие (Pier Seguier, 1588-1672),продадоха някои модели, демонстрираха някои по време на лекции за най-новите постижения на математическата наука. До днес са оцелели 8 екземпляра.
Фигура 4. Готфрид Лайбниц (1646–1716)
Именно Паскал притежава първия патент за "Паскаловото колело", издаден му през 1649 г. от френския крал. В знак на уважение към неговите заслуги в областта на "компютърните науки" един от съвременните езици за програмиране е наречен Паскал.
Класическият инструмент от механичен тип е сумиращата машина (устройство за извършване на четири аритметични операции), изобретена от Готфрид Лайбниц (1646–1716) през 1673 г. 8-битовият модел, получен в резултат на интензивно търсене, може да събира, изважда, умножава, дели, повдига на степен. Резултатът от умножението и делението имаше 16 цифри. Лайбниц използва в своята сумираща машина такива структурни елементи, които са били използвани при проектирането на нови модели до двадесети век. През XVII-XVIII век. нямаше значителна практическа необходимост от механизация на изчислителната работа. Интересът към механизацията на изчисленията е причинен по-специално от общите философски и общи научни принципи на онова време, когато законите и принципите на механиката се считат за общи закони на битието. През 19 век Във връзка с развитието на индустриалната революция възниква необходимостта от механизация на офисната работа.
Фигура 5. Добавяща машина
Елзасецът Чарлз-Ксавие Томас де Колмар (1785-1870) става пионер в серийното производство на изчислителни машини. След като въвежда редица оперативни подобрения в модела на Лайбниц, през 1821 г. той започва да произвежда 16-цифрени сумиращи машини в своята парижка работилница, която става известна като "томас-автомобили". Отначало бяха скъпи - 400 франка. И те бяха произведени в не толкова големи количества - до 100 копия годишно. Но до края на века се появяват нови производители, възниква конкуренция, цените падат и броят на купувачите се увеличава.
Различни дизайнери, както в Стария, така и в Новия свят, патентоват своите модели, които се различават от класическия модел на Лайбниц само с въвеждането на допълнителни удобства при работа. Появява се камбанка, която сигнализира за грешки като изваждане от по-малко число към по-голямо. Лостовете са сменени с ключове. Прикрепена е дръжка за пренасяне на добавящата машина от място на място. Ергономичните показатели са подобрени. Дизайнът се подобрява.
През 1875 г. Odner проектира първата си сумираща машина, чиито права за производство прехвърля на машиностроителния завод Ludwig Nobel. Петнадесет години по-късно, след като става собственик на работилницата, Вилгодт Теофилович пуска в Санкт Петербург нов модел събирателна машина, която се сравнява благоприятно със съществуващите по това време изчислителни машини по компактност, надеждност, лекота на използване и висока производителност.
Фигура 6. Чарлз Бабидж (1791-1871)
Три години по-късно работилницата се превръща в мощен завод, произвеждащ над 5000 аритмометра годишно. Продуктът с щампа "Механичен завод V. T. Odner, Санкт Петербург" започва да печели световна популярност, той е награден с най-високите награди на индустриални изложения в Чикаго, Брюксел, Стокхолм, Париж. В началото на двадесети век сумиращата машина на Odner започва да доминира на световния пазар. Така до края на XIX век. производството на аритмометри става масово.
Предшественикът на съвременните компютри обаче е аналитичният двигател на Чарлз Бабидж. Проект за аналитична машина,който е цифров компютър с програмно управление, е предложен от Babbage през 30-те години на XIX век. И през 1843 г. е създадена първата доста сложна компютърна програма за тази машина: програмата за изчисляване на числата на Бернули, съставена от Ада Лавлейс. И двете постижения бяха феноменални. Те са изпреварили времето си с повече от век. Едва през 1943 г. американецът Хауърд Ейкен, с помощта на работата на Бабидж на базата на технологии от 20-ти век - електромеханични релета - успя да построи такава машина, наречена Mark-1.