ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СЧЕТНЫХ УСТРОЙСТВ. (Альбом слайдов)
Страницы истории. Первые шаги. 17 век 18 век 19 век начало 20 века. (до 40 х годов) ЗАВЕРШИТЬ ПОКАЗ
30 тыс. лет до н. э. 4 Обнаруженная в раскопках так называемая "вестоницкая кость" с зарубками. Позволяет историкам предположить, что уже тогда наши предки были знакомы с зачатками счета.
VI век до н. э. 4 Историю цифровых устройств начать следует со счетов. Подобный инструмент был известен у всех народов. Древнегреческий абак (доска или "саламинская доска" по имени острова Саламин в Эгейском море) представлял собой посыпанную морским песком дощечку. На песке проходились бороздки, на которых камешками обозначались числа. Одна бороздка соответствовала единицам, другая - десяткам и т. д. Если в какой-то бороздке при счете набиралось более 10 камешков, их снимали и добавляли один камешек в следующем разряде. Римляне усовершенствовали абак, перейдя от деревянных досок, песка и камешков к мраморным доскам с выточенными желобками и мраморными шариками.
V век до н. э. 4 Китайские счеты суан-пан состояли из деревянной рамки, разделнной на верхние и нижние секции. Палочки соотносятся с колонками, а бусинки с числами. У китайцев в основе счета лежала не десятка, а пятерка. Она разделена на две части: в нижней части на каждом ряду располагаются по 5 косточек, в верхней части - по две. Таким образом, для того чтобы выставить на этих счетах число 6, ставили сначала косточку, соответствующую пятерке, и затем прибавляли одну в разряд единиц 4 У японцев это же устройство для счета носило название серобян.
IV век до н. э. 4 (384 -322 гг. до н. э. ) в своих книгах "Категории", "Первая аналитика", "Вторая аналитика" и др. Аристотель подверг анализу человеческое мышление и его формы: понятия, суждения, умозаключения. В своих трудах Аристотель впервые обосновал один из важнейших разделов логики - учение о суждениях и силлогизмах. 4 Силлогизм - рассуждение, состоящее из трёх простых атрибутивных высказываний: двух посылок и одного заключения. Пример силлогизма: – – Всякий человек смертен (бо льшая посылка) Сократ — человек (меньшая посылка) ------Сократ смертен (заключение) 4
IX век н. э. 4 Индийские ученые сделали одно из важнейших в математике открытий. Они изобрели позиционную систему счисления, которой теперь пользуется весь мир. При записи числа, в котором отсутствует какой-либо разряд (например, 101 или 1204), индийцы вместо названия цифры говорили слово "пусто". При записи на месте "пустого" разряда ставили точку, а позднее рисовали кружок. Такой кружок назывался "сунья" - на языке хинди это означало "пустое место". Арабские математики перевели это слово по смыслу на свой язык - они говорили "сифр". Современное слово "нуль" родилось сравнительно недавно - позднее, чем "цифра". Оно происходит от латинского слова "nihil" - "никакая".
850 год н. э. 4 Арабский ученый математик Мухаммед бен Муса ал-Хорезм (из города Хорезма на реке Аму-Дарья) написал книгу об общих правилах решения арифметических задач при помощи уравнений. Она называлась "Китаб ал-Джебр". Эта книга дала имя науке алгебре. Очень большую роль сыграла еще одна книга ал. Хорезми, в которой он подробно описал индийскую арифметику. Триста лет спустя (в 1120 году) эту книгу перевели на латинский язык, и она стала первым учебником "индийской" (то есть нашей современной) арифметики для всех европейских городов. Мухаммеду бен Муса ал-Хорезму мы обязаны появлению термина.
Конец XV - начало XVI века 4 Леонардо да Винчи (1452 -1519) создал эскиз 13 -разрядного суммирующего устройства с десятизубными кольцами. По его чертежам в наши дни американская фирма по производству компьютеров в целях рекламы построила работоспособную машину.
Страницы истории. Первые шаги. 17 век 18 век 19 век начало 20 века. (до 40 х годов) ЗАВЕРШИТЬ ПОКАЗ
1614 год 4 Шотландский математик (Джон Непер, 15501617) изобрел таблицы логарифмов. Принцип их заключается в том, что каждому числу соответствует специальное число - логарифм - это показатель степени, в которую нужно возвести число (основание логарифма), чтобы получить заданное число. Таким способом можно выразить любое число. Логарифмы очень упрощают деление и умножение. Для умножения двух чисел достаточно сложить их логарифмы. Благодаря данному свойству сложная операция умножения сводится к простой операции сложения. Для упрощения были составлены таблицы логарифмов, которые позже были как бы встроены в устройство, позволяющее значительно ускорить процесс вычисления, - логарифмическую линейку. Непер предложил в 1617 году другой (не логарифмический) способ перемножения чисел. Инструмент, получивший название палочки (или костяшки) Неппера, состоял из тонких пластин, или блоков. Каждая сторона блока несет числа, образующие математическую прогрессию. Манипуляции с блками позволяют извлекать квадратные и кубические корни, а также умножать и делить большие числа.
1623 год 4 Вильгельм Шиккард (Wilhelm Schickard) - востоковед и математик, профессор Тюбинского университета - в письмах своему другу Иогану Кеплеру описал устройство "часов для счета" - счетной машины с устройством установки чисел и валиками с движком и окном для считывания результата. Эта машина могла только складывать и вычитать (в некоторых источниках говорится, что эта машина могла еще умножать и делить). Это была первая механическая машина. В наше время по его описанию построена ее модель.
1642 год 4 Французский математик (Blaise Pascal, 1623 -1662) сконструировал счетное устройство, чтобы облегчить труд своего отца - налогового инспектора. Это устройство позволяло суммировать десятичные числа. Внешне оно представляло собой ящик с многочисленными шестеренками. Основой суммирующей машины стал счетчик-регистратор, или счетная шестерня. Она имела десять выступов, на каждом из которых были нанесены цифры. Для передачи десятков на шестерне располагался один удлиненный зуб, зацеплявший и поворачивающий промежуточную шестерню, которая передавала вращение шестерне десятков. Дополнительная шестерня была необходима для того, чтобы обе счетные шестерни - единиц и десятков - вращались в одном направлении. 4 Счетная шестерня при помощи храпового механизма (передающего прямое движение и не передающего обратного) соединялись с рычагом. Отклонение рычага на тот или иной угол позволяло вводить в счетчик однозначные числа и суммировать их. В машине Паскаля храповой привод был присоединен ко всем счетным шестерням, что позволяло суммировать и многозначные числа.
1654 год 4 Англичане Роберт Биссакар, а в 1657 году - независимо от него - С. Патридж разработали прямоугольную логарифмическую линейку, конструкция которой в основном сохранилась до наших дней.
1673 год Немецкий философ, математик, физик Готфрид Вильгейм Лейбниц (Gottfried Wilhelm Leibniz, 1646 -1716) создал "ступенчатый вычислитель" - счетную машину, позволяющую складывать, вычитать, умножать, делить, извлекать квадратные корни, при этом использовалась двоичная система счисления. 4 Это был более совершенный прибор, в котором использовалась движущаяся часть (прообраз каретки) и ручка, с помощью которой оператор вращал колесо. Изделие Лейбница постигла печальная судьба предшественников: если им кто-то и пользовался, то только домашние Лейбница и друзья его семьи, поскольку время массового спроса на подобные механизмы еще не пришло. Машина являлась прототипом арифмометра, использующегося с 1820 года до 60 -х годов ХХ века. 4
Страницы истории. Первые шаги. 17 век 18 век 19 век начало 20 века. (до 40 х годов) ЗАВЕРШИТЬ ПОКАЗ
1700 год 4 В 1700 году Шарль Перро издал "Сборник большого числа машин собственного изобретения Клода Перро", котором среди изобретений Клода Перро (брата Шарля Перро) числится суммирующая машина, в которой взамен зубчатых колес используются зубчатые рейки. Машина получила название "Рабдологический абак". Названо это устройство так потому, что древние называли абаком небольшую доску, на которой написаны цифры, а Рабдологией - науку выполнения арифметических операций с помощью маленьких палочек с цифрами.
1703 год 4 Немецкий философ, математик, физик Готфрид Вильгейм Лейбниц (Gottfried Wilhelm Leibniz, 16461716) написал трактат "Expication de l'Arithmetique Binary" - об использовании двоичной системы счисления в вычислительных машинах. Первые его работы ао двоичной арифметике относятся к 1679 году.
1723 год 4 Член Лондонского королевского общества немецкий математик, физик, астроном Христиан Людвиг Герстен в 1723 году изобрел арифметическую машину, а двумя годами позже ее изготовил. Машина Герстена замечательна тем, что в ней впервые применено устройство для подсчета частного и числа последовательных операций сложения, необходимых при умножении чисел, а также предусмотрена возможность контроля за правильностью ввода (установки) второго слагаемого, что снижает вероятность субъективной ошибки, связанной с утомлением вычислителя.
1727 год 4 В 1727 году Джакоб Леопольд (Jacob Leupold) создал счетную машину, в которой использовался принцип машины Лейбница.
1751 год 4 В отчете комиссии Парижской академии наук, опубликованном в 1751 году в "Журнале ученых", встречаются замечательные строки: "Виденных нами результатов метода г-на Перейры вполне достаточно, чтобы еще раз подтвердить мнение. . . что такой метод обучения глухонемых в высшей степени практичен и что лицо, которое применяло его с таким успехом, достойно похвалы и поощрения. . . Говоря о прогрессе, который сделал ученик г-на Перейры за совсем небольшое время в знании чисел, мы должны добавить, что г-н Перера использовал Арифметическую машину, которую сам изобрел". Эта арифметическая машина описана в "Журнале ученых", но, к сожалению, в журнале не приведены чертежи. В этой счетной машине использованы кое-какие идеи, заимствованные у Паскаля и Перро, но в общем она представляла собой совершенно оригинальную конструкцию. От известных машин она отличалась тем, что ее счетные колеса располагались не на параллельных осях, а на единственной оси, проходившей через всю машину. Это новшество, делавшее конструкцию более компактной, впоследствии широко использовалось другими изобретателями - Фельтом и Однером.
1775 год 4 В Англии графом Stanhope было создано счетное устройство, в котором не были реализованы новые механические системы, но это устройство имело большую надежность в работе.
Страницы истории. Первые шаги. 17 век 18 век 19 век начало 20 века. (до 40 х годов) ЗАВЕРШИТЬ ПОКАЗ
1804 год 4 Французский изобретатель Жозеф Мари Жаккар (Joseph-Marie Jacquard, 1752 -1834) придумал способ автоматического контроля за нитью при работе на ткацком станке. Способ заключался в использовании специальных карточек с просверленными в нужных местах (в зависимости от узора, который предполагалось нанести на ткань) отверстиями. Таким образом он сконструировал прядильную машину, работу которой можно было программировать с помощью специальных карт. 4 Работа станка программировалась при помощи целой колоды перфокарт, каждая из которых управляла одним ходом челнока. Переходя к новому рисунку, оператор просто заменял одну колоду перфокарт другой. Создание ткацкого станка, управляемого картами с пробитыми на них отверстиями и соединенные друг с другом в виде ленты, относится к одному из ключевых открытий, обусловивших дальнейшее развитие вычислительной техники.
1820 год 4 Чарльз Ксавьер Томас (1785 -1870) создал первый механический калькулятор, который мог не только складывать и умножать, но и вычитать и делить. Бурное развитие механических калькуляторов привело к тому, что к 1890 году добавился ряд полезных функций: запоминание промежуточных результатов с использованием их в последующих операциях, печать результата и т. п. 4 Создание недорогих, надежных машин позволило использовать эти машины для коммерческих целей и научных расчетов.
1822 год 4 Английский математик Чарлз Бэббидж (Charles Babbage, 1792 -1871) выдвинул идею создания программноуправляемой счетной машины, имеющей арифметическое устройство, устройство управления, ввода и печати. Первая спроектированная Бэббиджем машина, Разностная машина, работала на паровом двигателе. Она высчитывала таблицы логарифмов методом постоянной дифференциации и заносила результаты на металлическую пластину. Работающая модель, которую он создал в 1822 году, была шестицифровым калькулятором, способным производить вычисления и печатать цифровые таблицы. Одновременно с английским ученым работала леди Ада Лавлейс (Ada Byron, Countess of Lovelace, 1815 -1852). Она разработала первые программы для машины, заложила многие идеи и ввела ряд понятий и терминов, сохранившихся до настоящего времени. 4 4 Аналитическую машину Бэббиджа построили энтузиасты из Лондонского музея науки. Она состоит из четырех тысяч железных, бронзовых и стальных деталей и весит три тонны. Правда, пользоваться ею очень тяжело - при каждом вычислении приходится несколько сотен (а то и тысяч) раз крутить ручку автомата. Числа записываются (набираются) на дисках, расположенных по вертикали и установленных в положения от 0 до 9. Двигатель приводится в действие последовательностью перфокарт, содержащих инструкции (программу).
1837 год 4 Первый электрический телеграф создали в 1937 году английские изобретатели Уильям Кук (1806 -1879) и Чарлз Уитстон (1802 -1875). Электрический ток по проводам посылался на приемник. Сигналы приводили в действие стрелки на приемнике, которые указывали на разные буквы и таким образом передавали сообщения.
1846 год 4 В 1846 году появился счислитель Куммера, который серийно выпускался более 100 лет - до семидесятых годов двадцатого века. 4 Калькуляторы сейчас стали неотъемлемым атрибутом современной жизни. А вот когда не было калькуляторов, в ходу был счислитель Куммера, по прихоти конструкторов превращавшийся потом в "Аддиатор", "Продукс", "Арифметическую линейку" или "Прогресс". Этот чудесный прибор, созданный в середине 19 -го века, по замыслу его изготовителя мог быть изготовлен размером с игральную карту, а потому легко умещался в кармане.
4 Прибор Куммера, петербургского учителя музыки, выделялся среди ранее изобретенных своей портативностью, которая стала его важнейшим преимуществом. Изобретение Куммера имело вид прямоугольной доски с фигурными рейками. Сложение и вычитание производилось посредством простейшего передвижения реек. Интересно, что счислитель Куммера, представленный в 1846 году Петербургской академии наук, был ориентирован на денежные подсчеты. 4 В России кроме прибора Слонимского и модификаций счислителя Куммера были достаточно популярны так называемые счетные бруски, изобретенные в 1881 году ученым Иоффе.
1847 год 4 Английский математик Джордж Буль (George Boole, 1815 -1864) опубликовал работу "Математический анализ логики". Так появился новый раздел математики. Его назвали Булева алгебра. Каждая величина в ней может принимать только одно из двух значений: истина или ложь, 1 или 0. Эта алгебра очень пригодилась создателям современных компьютеров. Ведь компьютер понимает только два символа: 0 и 1. Его считают основоположником современной математической логики.
1867 год 4 В 1867 году американский издатель и политик Кристофер Шоулз (1819 -1890) вместе со своим другом Карлом Глидденом изобрели счетую машинку, которую затем преобразовали в пишущую. Шоулз создал около 30 машинок и разработал клавиатуру, аналогичную современной (с раскладкой QWERTY). Кстати, клавишу Shift добавили только в 1878 году, до того заглавные буквы располагались на клавиатуре отдельно. В 1936 году Август Дворак, неудовлетворенный QWERTY, придумывает собственную, более эргономичную раскладку, но популярность детища Кристофера Шоулза оказалась к тому времени уже столь велика, что несмотря на достоинства раскладка Дворака не получает распространения.
1872 год 4 Изобретатель Ф. Болдуин (Baldwin) предложил использовать для счетного устройства колесо с переменным числом зубцов. Позже Ф. Болдуин получил в Вашингтоне патент на свое изобретение.
1876 год 4 Александр Грэхэм Белл (1847 -1922), шотландец из Бостона (штат Массачусетс, США), совместно с Томасом Уитсоном (1854 -1934) сконструировали прибор, состоявший из передатчика (микрофона) и приемника (динамика). Микрофон превращал звуки голоса в переменный ток. Ток по проводам поступал в динамик другого аппарата, где сигналы вновь превращались в звуки голоса. Так появился телефон. За несколько десятилетий этот вид связи обретает неслыханную популярность и становится в один ряд со своими старшими братьями - почтой и телеграфом.
1878 год 4 4 Английский ученый Джозеф Сван (18281914) изобрел электрическую лампочку. Это была стеклянная колба, внутри которой находилась угольная нить накаливания. Чтобы нить не перегорала, Сван удалил из колбы воздух. В следующем году американский изобретатель Томас Эдисон (1847 -1931) также изобрел лампочку. В 1880 году Эдисон начал выпуск безопасных лампочек, продавая их по 2, 5 доллара. Впоследствии Эдисон и Сван создали совместную компанию "Эдисон энд Сван Юнайтед Электрик Лайт компани". В 1883 году, экспериментируя с лампой, Эдисон вводит в вакуумный баллон платиновый электрод, подает напряжение и, к своему удивлению, обнаруживает, что между электродом и угольной нитью протекает ток. Поскольку в тот момент главной целью Эдисона было продление срока службы лампы накаливания, этот результат его заинтересовал мало, но патент предприимчивый американец все-таки получил. Явление, известное нам как термоэлектронная эмиссия, тогда получило название "эффект Эдисона" и на какое-то время забылось.
1880 год 4 4 4 Умер Вильгодт Однер в 1906 году. Его предприятие по производству арифмометров перешло его наследникам и просуществовало до 1917 года. В первой четверти 20 -го века счетные аппараты Однера под разными названиями выпускались во всем мире. Стоит отметить, что в 1914 году только "российский парк" подобных аппаратов составлял 22 тысячи единиц. Механические арифмометры "жили" более 100 лет. Лишь в конце 1960 -х годов производство "Феликсов" прекратилось (последним их делал курский завод "Счетмаш"), однако на протяжении еще полутора десятков лет они использовались во множестве советских контор. Вильгодт Теофилович Однер, швед по национальности, жил в Санкт-Петербурге и работал мастером экспедиции, выпускающей государственные денежные и ценные бумаги. Все свои патентованный изобретения он сделал в России: механический способ нумерации денежных знаков, машинка для изготовление папирос, механический ящик для тайного голосования, турникеты. Однако главным достижением Однера стал арифмометр. надо признать, что до Однера тоже были арифмометры - системы К. Томаса. Однако они отличались ненадежностью, большими габаритами и неудобством в работе Над арифмометром он начал работать в 1874 году, а в 1890 году налаживает их массовый выпуск. Их модификация "Феликс" выпускалась до 50 -х годов. Главная особенность детища Однера заключается в применении зубчатых колес с переменным числом зубцов (это колесо носит имя Однера) вместо ступенчатых валиков Лейбница. Оно проще валика конструктивно и имеет меньшие размеры.
1884 год 4 4 Американский инженер Герман Холлерит (Herman Hillerith, 1860 -1929) взял патент "на машину для переписи населения". Изобретение включало перфокарту и сортировальную машину. Перфокарта Холлерита оказалась настолько удачной, что без малейших изменений просуществовала до наших дней. Идея наносить данные на перфокарты и затем считывать и обрабатывать их автоматически принадлежала Джону Биллингсу, а ее техническое решение принадлежит Герману Холлериту. Табулятор принимал карточки размером с долларовую бумажку. На карточках имелось 240 позиций (12 рядов по 20 позиций). При считывании информации с перфокарт 240 игл пронизывали эти карты. Там, где игла попадала в отверстие, она замыкала электрический контакт, в результате чего увеличивалось на единицу значение в соответствующем счетчике. 4 4 Перфоратор, с помощью которого готовились перфокарты. Разработанная Холеритом 80 -колонная перфокарта не претерпела существенных изменений и в качестве носителя информации использовалась в первых трех поколениях компьютеров.
Страницы истории. Первые шаги. 17 век 18 век 19 век начало 20 века. (до 40 х годов) ЗАВЕРШИТЬ ПОКАЗ
1904 год 4 Известный русский математик, кораблестроитель, академик А. Н. Крылов предложил конструкцию машины для интегрирования обычных дифференциальных уравнений, которая была построена в 1912 году. 4 Английский физик Джон Амброз Флеминг (1849 -1945), изучая "эффект Эдисона", создает диод. Диоды используются для преобразования радиоволн в электросигналы, которые могут передаваться на большие расстояния. Через два года усилиями американского изобретателя Ли ди Фореста появляются триоды.
1907 год 4 Петербургский ученый Борис Розинг подает заявку на патент электронно-лучевой трубки как приемника данных. Ассистентом у Розинга в то время работал будущий "отец" телевидения Владимир Зворыкин.
1918 год 4 Русский ученый М. А. Бонч-Бруевич и английские ученые В. Икклз и Ф. Джордан (1919) независимо друг от друга создали электронное рыле, названное англичанами триггером, которое сыграло большую роль в развитии компьютерной техники.
1930 год 4 Вэннивер Буш Vannevar Bush, (1890 -1974) конструирует дифференциальный анализатор. По сути, это первая успешная попытка создать компьютер, способный выполнять громоздкие научные вычисления. Роль Буша в истории компьютерных технологий очень велика, но наиболее часто его имя всплывает в связи с пророческой статьей "As We May Think" (1945), в которой он описывает концепцию гипертекста.
1936 год 4 Американский математик Алан Тьюринг (статья "О вычислительных числах") и независимо от него американский математик и логик Э. Пост (уроженец Польши) выдвинули и разработали концепцию абстрактной вычислительной машины. "Машина Тьюринга" - гипотетический универсальный преобразователь дискретной информации, теоретическая вычислительная система. Тьюринг и Пост показали принципиальную возможность решения автоматами любой проблемы при условии возможности ее алгоритмизации с учетом выполняемых ими операций. 4 Конрад Цузе (Konrad Zuse) создал вычислительную машину Z 1, которая имела клавиатуру для ввода условий задачи. По завершению вычислений результат высвечивался на панели с множеством маленьких лампочек. Общая площадь, которую занимала машина составляла 4 кв. м. Конрад Цузе запатентовал способ автоматических вычислений. 4 Для следующей модели Z 2 К. Цузе придумал очень остроумное и дешевое устройство ввода: Цузе стал кодировать инструкции для машины, пробивая отверстия в использованной 35 -миллиметровой фотопленке.
1937 год 4 Американский физик болгарского происхождения Джон Винсент Атанасов (John Atanasoff) формирует принципы автоматической цифровой вычислительной машины на ламповых схемах для решения систем линейных уравнений. В 1939 году он создал вместе со своим аспирантом Клиффорд Берри (Clifford Berry) работающую настольную модель ЭВМ.
1938 год 4 В 1938 году в телефонной компании Bell Laboratories создали первый двоичный сумматор (электрическая схема, выполнявшая операцию двоичного сложения) - один из основных компонентов любого компьютера. Автором идеи был Джордж Стибиц (George Stibits), экспериментировавший с булевой алгеброй и различными деталями - старыми реле, батарейками, лампочками и проводками. К 1940 году родилась машина, умевшая выполнять над комплексными числами четыре действия арифметики.
Страницы истории. Первые шаги. 17 век 18 век 19 век начало 20 века. (до 40 х годов) ЗАВЕРШИТЬ ПОКАЗ
4 Что же представляет собой персональный компьютер? 4 Независимо от сложности компьютера его структурная схема может быть разделена на три больших отдела: память, процессор и периферийное оборудование.
4 Стив Джобс «Эппл»
Скачать презентацию ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СЧЕТНЫХ УСТРОЙСТВ Альбом слайдов
ИСТОРИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СЧЁТНЫХ УСТРОЙСТВ.ppt