Сравнительный анализ информатики и развития вычислительной техники в России и за рубежом
Автор: idzymi • Сентябрь 15, 2021 • Практическая работа • 1,812 Слов (8 Страниц) • 479 Просмотры
Практическая работа №1.
По теме: «Сравнительный анализ информатики и развития вычислительной техники в России и за рубежом».
Студент группы ПИ4 Гордиенко Анна.
№ | Становления информатики и развития вычислительной техники в России | Этапы | Время | Становления информатики и развития вычислительной техники за рубежом | Этапы | Время |
1 | Домеханическая эпоха | 1.Примитивные средства: Счет на пальцах: Древнейшим счетным инструментом, который сама природа предоставила в распоряжение человека, была его собственная рука – великолепный естественный компьютер. Она обладает немаловажными достоинствами, которыми современные инженеры стремятся наделить разрабатываемые счетные устройства. Достоинства счета на пальцах: 1) простота и надежность; 2) компактность; 3) удобство «хранения и транспортировки», то, что он всегда «под рукой»; 4) работает в привычной системе счисления десятичной. Счет на камнях: Чтобы сделать процесс счета более удобным, человек начал использовать вместо пальцев небольшие камни . Он складывал из камней пирамиду и определял, сколько в ней камней, но если число велико, то подсчитать количество камней на глаз трудно. Насечки на дереве или кости (бирки) Самым древним из таких инструментов считается кость с зарубками, найденная в древнем поселении Дольни Вестоници на юго-востоке Чехии в Моравии. Этот предмет, получивший название «вестоницкая кость», предположительно использовался за 30 тыс. лет до н.э. Узелковое письмо Узелковое письмо представляло несколько связанных между собой шерстяных или хлопчатобумажных ниток. Знаками на этих нитях служили узлы иногда с вплетенными в них камнями или цветными ракушками 1.2. Первые приспособления Абак Первоначально на специальной доске в определенном порядке раскладывали однородные предметы (камешки, ракушки, орехи, бобы и т.п.) и пересчитывали их. Для того, что бы они не скатывались, доска покрывалась слоем песка или пыли. Поэтому абак означает дощечку, покрытую слоем пыли. В своей примитивной форме абак действительно представлял собой такую дощечку. «Счет костьми» Он был описан в рукописной книге XV в. «Счетная мудрость» под названием «счет костьми» (вишневыми или сливовыми косточками). Этим и объясняется замена европейского термина «счет на линиях» русским «счетом костьми». Счеты На рубеже XVI–XVII вв. появляется русский абак – счеты. 1.3. Первые приборы Счетные палочки (костяшки) Непера Абак удобно использовать для выполнения операций сложения и вычитания. Умножение и деление выполнять с помощью абака гораздо сложнее. Революцию в области механизации умножения и деления совершил шотландский математик лорд Джон Непер (John Naiper, 1550–1617). Логарифмическая шкала Наиболее удачной была идея профессора астрономии Грэ- шемского колледжа Эдмунда Гюнтера. Он построил логарифми- ческую шкалу, которая использовалась вместе с двумя циркулями измерителями. Эта шкала («шкала Гюнтера») представляла собой прямолинейный отрезок, на котором откладывались логарифмы чисел или тригонометрических величин. (Несколько таких шкал наносились на деревянную или медную пластинку параллельно.) Циркули-измерители нужны были для сложения или вычитания отрезков вдоль линий шкалы, что в соответствии со свойствами логарифмов позволяло находить произведение или частное. Логарифмические линейки Изобретателями первых логариф- мических линеек независимо друг от друга являются Уильям Отред и Ричард Деламейн. Это событие произошло между 1620 и 1630 гг. | с древних времен до середины XVII в. | − примитивные средства (счет на пальцах, счет на камнях, насечки на дереве или кости (бирки), узелковое письмо); − первые приспособления (все разновидности абака, счеты); − первые приборы (счетные палочки Непера, логарифмические шкалы и линейки). | с древних времен до середины XVII в | |
2 | Механическая эпоха | 2.1. Машина Леонардо да Винчи Среди двухтомного собрания рукописей итальянского ученого Леонардо да Винчи (1452–1519), известных как «Codex Madrid» и посвященных механике, уже в наше время были обнаружены чертежи и описание 13-разрядного суммирующего устройства. Похожие рисунки также были найдены и в рукописях «Codex Atlanticus». Основу машины по описанию составляют стержни, на которые крепится два зубчатых колеса, большее с одной стороны стержня, а меньшее – с другой 2.2. Машина В. Шиккарда В. Шиккард разработал счетную машину для суммирования и умножения шестиразрядных десятичных чисел. Причиной, побудившей В. Шиккарда разработать такую машину, было его знакомство с польским астрономом Иоганном Кеплером. Работа великого астронома в основном была связана с вычислениями. В. Шиккард решил оказать ему помощь в нелегком труде. Машина Шиккарда состояла из трех частей:
2.3. Суммирующая машина Б. Паскаля В 1642 г. Б. Паскаль сконструировал первый механический вычислитель, позволяющий складывать и вычитать числа. Для выполнения арифметических операций Паскаль заменил поступательное перемещение костяшек в абаковидных инструментах на вращательное движение оси (колеса). Таким образом, в его машине сложению чисел соответствовало сложение пропорциональных им углов. 2.4. Счетная машина Г. В. Лейбница Немецкий философ, математик, фи- зик Готфрид Вильгейм Лейбниц (1646–1716) в 1673 г. Создал «ступенчатый вычислитель» – счетную машину, позволяющую складывать, вычитать, умножать, де- лить, извлекать квадратные корни. Машина работала с 12-разрядными числами. К зубчатым колесам Г. Лейбниц добавил ступенчатый валик, позволяющий выполнять умножение и деление. 2.5. Арифмометр К. Томаса Впервые «серийное производство» арифмометров наладил уроженец Эльзаса Карл Ксавье Томас. Сконструированный им в 1818 г. Арифмометры обладали относительно неплохой скоростью вычислений. Они перемножали два восьмизначных числа за 18 с. При умножении использовался принцип Лейбница. Это была самая надежная машина в те времена. 2.6. Арифмометр В. Однера в 1890 г. Вильгорд Теофилович Однер, петербургский изобретатель, записал в своем дневнике: «После 15 лет труда и постоянных улучшений мне удалось устроить аппарат, превосходящий значительно изобретенные моими предшественниками». Попытка применить в счетных машинах колеса с переменным числом зубцов была впервые предпринята еще итальянцем Джованни Пеленом в 1709 г. Однако создать на этой базе надежную простую конструкцию никому в течение 165 лет не удава- лось. 2.7. Машина П. Чебышева Среди многих вычислительных устройств XIX в. нельзя не отметить наиболее оригинальную конструкцию арифмометра. Суть этого принципа в том, что шестеренка единиц, делая полный оборот, поворачивает шестеренку десятков на 1/10 оборота, а шестеренку сотен – на 1/100 и т.д. Этим обеспечивается плавное изменение угла поворота всех вступающих во взаимодействие колес. 2.8. Разработка Г. Прони технологической схемы вычислений В 1795 г. французский математик Гаспар Прони (1755–1839), которому французское правительство поручило выполнение работ, связанных с переходом на метрическую систему мер, впервые в мире разработал технологическую схему вычислений. Эта схема содержала три этапа и предполагала разделение труда математиков на три составляющие:
методов численных вычислений
2.9. Машины Ч. Бэббиджа Бэббиджу принадлежат такие идеи, как:
2.9.1. Разностная машина (Difference Engine) Разностная машина предназначалась для решения дифференциальных уравнений и табулирования много- членов. С современной точки зрения она являлась специализированной вычислительной машиной с фиксированной (жесткой) программой. 2.9.2. Аналитическая машина К 1834 г., когда «разностная машина № 1» еще не была достроена, Ч. Бэббидж уже задумал принципиально новое устройство – «аналитическую машину», явившуюся, по сути дела, прообразом современных компьютеров Это была механическая универсальная цифровая вычислительная машина с программным управлением. К 1840 г. Бэббидж практически полностью завершил разработку «аналитической машины» и тогда же понял, что воплотить ее на практике сразу не удастся из-за технологических проблем. | с середины XVII в. до конца XIX в. | 17 и 18 века – время расцвета точных механических устройств. Часы, механические игрушки. Именно в это время были созданы первые конструкции вычислительных машин – суммирующая машина Паскаля и арифмометр Бэббиджа. Однако, несмотря на все свое совершенство, машина Бэббиджа проектировалась как число механическая, приводимая в движение небольшим паровым двигателем. Машины Леонардо да Винчи, В. Шиккарда. Счетная машина Г. В. Лейбница, Арифмометры К. Томаса, В. Однера, П. Л. Чебышева. | с середины XVII в. до конца XIX в | |
3 | Электромеханическая эпоха | 3.1. Табулятор Г. Холлерита Уже после смерти Ч. Бэббиджа один из принципов, лежащих в основе идеи аналитической машины, – использование перфокарт – нашел воплощение в действующем устройстве. Это был статистический табулятор, построенный американцем Германом Холлеритом для ускорения обработки результатов переписи населения, которая проводилась в США в 1890 г. 3.2. Счетно-перфорационная техника Начиная с двадцатых годов ХХ в., применение счетно-перфорационной техники становится доминирующим направлением развития вычислительной техники. 3.3. Клод Шеннон В 1936 г. Клод Шеннон, двадцати- летний выпускник американского университета, соединил математическую логику с двоичной системой счисления и электрическими цепями. Желая подработать, К. Шеннон выполнял обязанности оператора на механическом вычислительном устройстве под названием «дифференциальный анализатор», который построил в 1930 г. научный руководитель К. Шеннона профессор Ванневер Буш. Это была первая машина, способная решать сложные дифференциальные уравнения, которые позволяли предсказывать поведение таких движущихся объектов, как самолет, или действие силовых полей, например гравитационного поля. 3.4. Довоенные разработки В конце 30-х гг. XX в. был построен ряд релейных вычислительных систем, способных выполнять сложные научно-технические расчеты в автоматическом режиме и со скоростью, на порядок превышающей скорость работы арифмометров с электроприводом. Наиболее крупные проекты в 1940-е гг. были выполнены в Германии (К. Цузе) и США (Дж. Эйкен и Дж. Стибиц). 3.5. «Изобретатель компьютера» К. Цузе В 1934 г. К. Цузе придумал модель автоматического калькулятора, которая состояла из устройства управления, вычислительного устройства и памяти и полностью совпадала с архитектурой сегодняшних компьютеров. Он первым в мире:
3.5.1. Машины К. Цузе В 1937 г. К. Цузе создал работающую память для хранения 12 двоичных чисел по 24 бита и занялся созданием первой версии своего вычислителя. Арифметический модуль мог работать с числами с плавающей запятой (фактически они состояли из двух чисел: одно представляло собой 16-разрядную мантиссу, другое – 7-разрядную экспоненту), осуществлял преобразования двоичных чисел в десятичные и обратно и поддерживал ввод и вывод данных. Память (тоже на механических элементах) содержала 64 слова (вместо тысячи у Бэббиджа, что тоже уменьшило размеры машины). 3.5.2. Язык Plankalkul 1945 г. Язык не был привязан к архитектуре и наборам команд конкретной вычислительной машины в отличие от первых языков ассемблера. К. Цузе создал первый в мире символический язык (термина «алгоритмический язык» еще не существовало) и технику трансляции адресов. 3.6. Машины Дж. Стибица В 1937 г. Джордж Стибиц – математик из фирмы «Bell Telephone Labs» – пришел к выводу, что булева логика – это естественный язык, на котором должна основываться работа систем электромеханических реле. 3.7. Машины Г. Эйкена В конце 1941 г. США вступили во Вторую мировую войну.После этого президент фирмы IBM Томас Дж. Уотсон направил телеграмму в Белый дом. Как и многие другие руководители крупных компаний, он предложил американскому правительству услуги своей корпорации. | с конца XIX в. до 40-х гг. XX в. | В 1831 году Д.Генри в США и Сальваторе дель Негро в Италии изобрели электромагнитное реле. Сначала электромеханические элементы были очень ненадежными и неподходящими для построения сложных приборов, но уже в конце 19 века появилась техническая возможность превратить чисто механические вычислительные устройства в электромеханические, в которых передача сигналов осуществлялась не рейками и шестеренками, а импульсами тока. Начало электромеханической эпохи отмечено изобретением табулятора Холлерита, а конец – релейными вычислительными машинами типа MARK. введены еще очень важные принципы и понятия – двоичная система счисления и математическая логика Джорджа Буля. статистический табулятор, Основными устройствами табулятора были: вычислительный механизм, в котором использовались реле; перфоратор; сортировальная машина. | с конца XIX в. до 40-х гг. XX в | |
4 | Электронная эпоха | с 40-х гг. XX в. по настоящее время | В начале 20 века были изобретены первые электронные приборы – радиолампы. Вакуумный диод предложен Флеммингом (1904 г.), триод – Ли де Форрестом (1906 г.). К середине 30-х г.г. электронные лампы стали применяться во всех радиотехнических устройствах, однако их использование в вычислительной технике стало возможным лишь после изобретения триггера – радиосхемы с двумя устойчивыми состояниями, которая пришла на смену электромагнитному реле. Триггер был создан независимо друг от друга М.А. Бонч-Бруевичем (СССР, 1918), а также У.Экклзом и Ф.Джорданом (Великобритания, 1919). На его основе в 20-х и 30-х годах были построены основные составляющие вычислительной техники – регистры, счетчики, логические схемы. Таким образом, к 40-м годам была создана элементарная база электронной вычислительной техники, и вскоре, в 1945 году, была создана первая ЭВМ. | с 40-х гг. XX в. по настоящее время |
...