История развития средств вычисления Этапы развития:
Простейшие вычислительные инструменты
Пальцы
Счетные бирки (камушки, палочки)
Первый счетный прибор - Абак (800 лет до н.э.). Он представлял собой доску с прорезями, в которой находились счетные бирки. Аналогичный счетный прибор – это Счеты, которые появились в России в XVI- XVII вв. Принципиальное отличие русских счетов заключается в том, что они основаны на десятичной системе счисления.
Самый поздний вычислительный инструмент, относящийся к разряду простейших – это логарифмическая линейка.
Механические счетные устройства (Появляются с XVII века.)
В 1642г. Б.Паскаль разработал устройство, позволяющее суммировать и вычитать 5-ти разрядные числа – Паскалин. При исследовании дневников Да’Винчи выяснилось, что он за долго до изобретения Паскалина изобразил в своих эскизах 13-разрядную счетную машину.
В 1673г. Г.Лейбниц разработал счетную машину, позволяющую складывать, вычитать, умножать и делить числа. Позднее на принципе этой машины был разработан Арифмометр.
С течением времени различные ученые разрабатывали новые конструкции арифмометра. Например, математик и великий изобретатель Панфутий Чебышев разработал собственную оригинальную конструкцию. В 1874г. инженер-механик Вильгодт Однер воплотил еще одну удачную конструкцию арифмометра, которая использовалась достаточно долго. В России, а затем в СССР широкое применение получил именно арифмометр системы Однера. Все Арифмометры были ориентированы лишь на механизацию, но не на автоматизацию вычислений.
В 1823г. английский математик и изобретатель Ч. Бэббидж разработал проект разностной машины (на основе метода с использование полиномов), которая была предназначена для вычисления астрономических и навигационных таблиц. В 1833г. у Ч. Беббиджа появилась идея создания нового прибора - аналитической машины. Отличительной особенностью ее было то, что машина могла быть перепрограммирована под определенные действия. Ее устройство состояло из нескольких частей:
Аналитическая машина могла обрабатывать 50-разрядные числа и содержать в себе до 50000 значений. В складе числа хранились на цифровых дисках. Однако аналитическая машина являлась очень дорогостоящим прибором, и большое распространение получил лишь ее отдельный сегмент, который был предназначен для решения дифференциальных уравнений.
По существу аналитическая машина стала прообразом современных компьютеров, так как включала их основные элементы: память, ячейки которой содержали бы числа, и арифметическое устройство, состоящее из рычагов и шестеренок. Бэббидж предусмотрел возможность вводить в машину инструкции при помощи перфокарт. Однако и эта машина не была закончена, поскольку низкий уровень технологий того времени стал главным препятствием на пути ее создания.
Особенности аналитической машины:
Автоматическое выполнение операций (Операции выполняются без участия человека – одна за одной).
Возможность изменения программ.
Использование памяти для хранения данных во время вычислений.
Электромеханические счетные машины (Распространены в к. XIX – начале XX вв.)
Появляются арифмометры с электрическим приводом.
1880г. В США был разработан Табулятор - устройство, позволяющее складывать числа. Применялся Табулятор для переписи населения США.
Появляются также устройства, выполняющие логические операции. Например, перфораторы, заносящие информацию на ленту.
В 1938г. Немецкий инженер K. Zuse разработал цифровой двоичный вычислитель с механической памятью 1000 бит. (Z1)
Позднее (в 1939г.) в Англии появляется первый калькулятор на базе релейной логики.
В 1941г. K. Zuse усовершенствовал двоичный вычислитель, разработав машину Z3 на базе электромеханических реле.
1943г. Машина MarkI – разработана сотрудником Гарварда на основе электромеханических реле.