История развития вычислительной техники является необходимый составной элемент компьютерной культуры. Основные этапы развития вычислительных устройств можно привязать к следующей хронологической шкале



жүктеу 112.69 Kb.

Дата08.09.2017
өлшемі112.69 Kb.

1

История развития вычислительной техники является

необходимый составной элемент компьютерной

культуры. 

Основные этапы развития вычислительных

устройств можно привязать к следующей

хронологической шкале:



Ручной - до 17 века. 



Механический - с середины 17 века. 



Электромеханический - с 90 годов 19 века. 



Электронный - с 40 годов 20 века. 

Хронология

Историю цифровых устройств начать следует со

СЧЕТ

.

Подобный инструмент был известен у всех народов. 



2

Норберт Винер

в своей книге "Кибернетика" 

указал ту качественную границу в

развитии общества, по которой, с его

точки зрения,  можно будет различать

переход индустриально развитого

общества в век информации (век

информационного общества):

Хронология по Винеру



"Если XVII столетие и начало XVIII столетия - век часов, 

с конца ХVIII до конца ХIХ столетия - век паровых машин,

с конца ХIХ до середины ХХ столетия – век тяжелой

промышленности,

то настоящее время есть век связи и управления.

В электротехнике существует разделение на области, 

называемые в Германии техникой сильных токов

и техникой слабых токов, а в США и Англии - энергетикой и

техникой связи. Это и есть та граница, которая отделяет

прошедший век от того, в котором мы сейчас живем"

3

Устройства для счета:

Обнаруженная в раскопках так называемая

"вестоницкая кость" с зарубками,

позволяет предположить, что уже тогда

наши предки были знакомы с зачатками

счета.

Датируется 30 тыс. лет до н.э.



Первые шаги – далеко до нашей эры

Ручной период начался на заре человеческой цивилизации. 

Фиксация результатов счета у разных народов на разных

континентах производилась разными способами: пальцевой

счет, нанесение засечек, счетные палочки, узелки т.д. 

Наконец появление приборов, использующих вычисления по

разрядам, как бы предполагали наличие некоторой

позиционной системы счисления, десятичной, пятеричной, 

троичной и т.д. К таким приборам относятся абак, русские , 

японские, китайские счеты.



4

Первые шаги – далеко до нашей эры

4000 - 1300 до н. э. Представители первой известной

шумерской цивилизации записывают информацию на

покрытых глиной дощечках

3000 до н. э. В Вавилоне изобретены счеты


5

VI-V век до н.э.

Древнегреческий абак (доска или

"саламинская доскапо 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.



Первые шаги – до нашей эры (АБАК)

АБАК


ABACUS

6

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

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

.

1300 год – современные



счеты

Первые шаги – до нашей эры (КИТАЙ)

СУАН-ПАН


Японский СЕРОБЯН

7

Фото 1997 года



АБАК - сегодня

8

На Руси долгое время считали по

косточкам

, раскладываемым в кучки. 

Примерно с

XV века получил

распространение

"

дощаный счет

"

завезенный



, видимо, западными

купцами вместе с ворванью и

текстилем

.

"Дощаный счет" почти не отличался



от обычных счетов и представлял

собой рамку с укрепленными

горизонтальными веревочками

, на


которые были нанизаны

просверленные сливовые или

вишневые косточки



Русские СЧЕТЫ

В таком виде вариант русских счет

создан в 1860 году А. Н. Больманом



9

В книгах


«Категории», «Первая

аналитика

», «Вторая аналитика» и

др

. подверг анализу человеческое



мышление и его формы

: понятия, 

суждения

, умозаключения.

Аристотель впервые обосновал один

из важнейших разделов логики

-

учение о суждениях и силлогизмах





Аристотель (384-322 гг.до н.э.)

The School of Athens by Raphael

10

Antikythera 80 год д.н.э.

11

Antikythera 80 год д.н.э.

12

В Индии в IX век н.э. сделано одно из важнейших в математике

открытий

позиционная система 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".



Позиционная система счисления

13

Мухаммед бен Муса аль-Хорезм (из города

Хорезма на реке Аму-Дарья) написал книгу об

общих правилах решения арифметических

задач при помощи уравнений. Она называлась

"Китаб ал-Джебр". 



Мухаммед бен Муса ал-Хорезм (850 год н.э.)

Эта книга дала имя науке алгебре.

Ал-Хорезми написал также книгу "Арифметика". С точки

зрения современного образования, ее содержимое

приблизительно соответствует уровню учебника математики

для шестого класса, но в то время это, безусловно, было

прорывом. В этой книге ал-Хорезми подробно описал

индийскую арифметику. 

Роль этой книги очень велика - 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.



14

Мухаммед бен Муса ал

-

Хорезм (850 год н.э.)

Именно


Мухаммеду бен Муса ал-Хорезму

мы обязаны такими терминами, как

"алгоритм"

и

"алгебра".

Впрочем, прямой его заслуги в этом нет -

оба слова являются искаженными

вариантами соответственно имени ученого и

названия одной из его книг.



15

До середины 20 века в течение почти

500 лет цифровая вычислительная

техника сводилась к простейшим

устройствам для выполнения

арифметических операций над

числами. Основой практически всех

изобретенных за 5 столетий

устройств было зубчатое колесо, 

рассчитанное на фиксацию 10 цифр

десятичной системы счисления. 

Леонардо да Винчи (1452-1519)

Первый в мире эскизный рисунок

тринадцатиразрядного десятичного

суммирующего устройства на основе

колес с десятью зубцами

принадлежит

Леонардо да Винчи.

Он

был сделан в одном из его дневников



(ученый начал вести дневник еще до

открытия Америки в 1492 г.). 



16

Леонардо да Винчи (1452-1519)

Музейный экспонат машины



Леонардо да Винчи

Boston Computer Museum

реконструкция


17

Несомненно, необходимо отметить

изобретение Дж. Непером логарифмов. Для их

вычисления он предложил использовать

устройство, называемое "палочками Непера", 

которые позволяли быстро выполнять

операции умножения и деления. Наряду с

палочками Непер предложил счетную доску

для выполнения четырех арифметических

действий, а также возведения в квадрат, 

извлечения квадратного корня в двоичной

системе счисления, предвосхитив тем самым

преимущество двоичной для автоматизации

вычислений. Открытие логарифмов послужило

основой создания замечательного

вычислительного инструмента -

логарифмической линейки, более 360 лет

отслужившей инженерно-техническим

работникам всего мира.

Дж. Непер - John Napier (1550 – 1617)

В 1610 открыл науку

древнего мира

«RABDOLOGIAE»


18

Палочки Непера

Шотландский математик 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



19

Палочки Непера

Непер предложил в 1617 году другой (не логарифмический) 

способ перемножения чисел. Инструмент, получивший

название палочки (или костяшки) Непера, состоял из

разделенных на сегменты стерженьков, которые можно было

располагать таким образом, что при сложении чисел в

прилегающих друг к другу по горизонтали сегментах

получался результат умножения этих чисел. 


20

Палочки Непера

Таблицы Непера, расчет которых требовал очень

много времени, были позже "встроены" в удобное

устройство, чрезвычайно ускоряющее процесс

вычисления - логарифмическая линейка. Непер же

придумал в 1617 году (год его смерти) другой - не

логарифмический- способ перемножения чисел. 

Инструмент получил название "палочки Непера". 


21

Логарифмическая линейка



Роберт Биссакар в 1654, а в 1657 году - независимо от него – С.Патридж

разработали прямоугольную логарифмическую линейку,

конструкция которой в основном сохранилась до наших дней.


22

В 1623 г. через 100 с лишним лет после смерти

Леонардо да Винчи немецкий ученый

Вильгельм Шиккард предложил свое решение

той же задачи на базе шестиразрядного

десятичного вычислителя, состоявшего также

из зубчатых колес, рассчитанного на

выполнение сложения, вычитания, а также

табличного умножения и деления.

Вильгельм Шиккард – Wilhelm Schickard (1592 - 1635)

Рисунок «Часов для счета» Шиккарда

Вильгельм Шиккард

Профессор астрономии и математики

Тюбингенского университета

University of Tübingen.


23

Из письма Шиккарда Кеплеру от 25 февраля 1624 г. следует, что оба

изготовленных экземпляра машины (один предназначался Кеплеру) сгорели во

время трехдневного пожара. По-видимому, никто кроме Шиккарда и Пфистера не

видел изготовленные машины, во всяком случае свидетельств их

работоспособности не сохранилось. Однако все, что нам известно об ученом, не

позволяет усомниться в его правдивости.

Вильгельм Шиккард – Wilhelm Schickard (1592 - 1635)

Машина Шиккарда

, 6-разряднпя

модель.

Реконструкция Тюбингенского



университета

На 6 параллельных осях располагались гладкий

диск с 10 отверстиями (установочное колесо, 

одно из отверстий которого, означавшее начало

отсчета), зубчатое (счетное) колесо с 10 

зубьями, цилиндр с цифрами на боковой

поверхности и однозубое колесо. Ниже этого

ряда находился другой, состоящий из 5 

параллельных осей, на каждой из которых

сидела десятизубая шестеренка (триб). Она

находилась в постоянном зацеплении с

десятизубым колесом левого (старшего) разряда

и могла поворачиваться однозубым колесом, 

находящимся справа. 



24

Реконструкция 1957 года

Вильгельм Шиккард – Wilhelm Schickard (1592 - 1635)


25

Первым реально

осуществленным и ставшим

известным механическим

цифровым вычислительным

устройством стала "паскалина" 

великого французского ученого

Блеза Паскаля - 6-ти (или 8-ми) 

разрядное устройство, на

зубчатых колесах, рассчитанное

на суммирование и вычитание

десятичных чисел (1642 г.). 

Блез Паскаль –

Blaise Pascal (1623-1662)


26

Блэз Паскаль сконструировал счетное

устройство, чтобы облегчить труд

своего отца - налогового инспектора. 

Это устройство позволяло суммировать

десятичные числа. Внешне оно

представляло собой ящик с

многочисленными шестеренками.

Блез Паскаль –

Blaise Pascal (1623-1662)

Машина Паскаля (паскалина) изобретена в 1642 г.

их было сделано около 50 штук,

положившая начало механического этапа развития ВТ



27

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. 

Блез Паскаль –

Blaise Pascal (1623-1662)

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.



28

В 1666 - 1668 году создал

недесятичную складывающую машину

для английской системы денежного

исчисления (фунты, шиллинги, пенсы)

Самуил Морланд - Samuel Morland (1625-1695)



29

Через 30 лет после "паскалины" в 1673 г. 

появился "арифметический прибор" 

Готфрида Вильгельма Лейбница -

двенадцатиразрядное десятичное

устройство для выполнения

арифметических операций, включая

умножение и деление, для чего, в

дополнение к зубчатым колесам

использовался ступенчатый валик. 



Готфрид Вильгейм Лейбниц

Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716)

"Моя машина дает возможность совершать умножение и

деление над огромными числами мгновенно" - с

гордостью писал Лейбниц своему другу. 


30

Лейбниц


усовершенствует

машину


Паскаля

(8-разрядов) 

добавлением

умножения и деления.  Он создает

"Ступенчатый вычислитель", механизм, 

способный

оперировать

четырьмя


основными

арифметическими

действиями и вычислять квадратный

корень,  при

этом

использовалась



двоичная система счисления.  Это был

более совершенный прибор,  в котором

использовалась

движущаяся

часть

(прообраз каретки) и ручка, с помощью



которой оператор вращал колесо. 

Готфрид Вильгейм Лейбниц

Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716)



31

Готфрид Вильгейм Лейбниц

Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716)

Изделие Лейбница постигла печальная судьба предшественников: 

массового спроса на подобные механизмы еще не пришло. 

Машина являлась прототипом арифмометра, использующегося с 1820 

года до 60-х годов ХХ века. 



32

В 1703  году выходит трактат

Лейбница

"Expication

de

l'Arithmetique Binary"



- об

использовании

двоичной

системы


счисления

в

вычислительных машинах.



Первые его работы о двоичной

арифметике относятся к 1679 

году. 

Готфрид Вильгейм Лейбниц

Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716)



33

В 1700  году Шарль Перро издал

"Сборник большого числа машин

собственного

изобретения

Клода

Перро", в котором среди изобретений

Клода Перро (брата Шарля Перро) 

числится суммирующая машина,  в

которой


взамен

зубчатых


колес

используются

зубчатые

рейки. 


Машина

получила


название

"Рабдологический абак". 

Рабдология

древнияя



наука

выполнения

арифметических

операций с помощью маленьких

палочек с цифрами.

Клод Перро

Непер


34

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. 



Христиан Людвиг Герстен

35

В 1727  году Джакоб Леопольд

создал счетную машину,  в которой

использовался

принцип

машины


Лейбница.

Джакоб Леопольд

- Jacob Leupold (1674-1727)

36

The first calculating machine which was produced in

large numbers was invented by the Frenchman.

"The honor of first establishing the manufacture

of calculating machines as an industry goes to

Thomas of Colmar, France, or Thomas de

Colmar, as he is more commonly known. Like

Hahn, Thomas used the stepped cylinder

invented by Leibniz as his digital-value

actuator." 

Томас де Кольмар - Charles Xavier Thomas de Colmar

А первым более или менее удачным примером

бизнеса на "калькуляторах" можно считать опыт

Филиппа-Маттхауза Хана, сумевшего ровно сто лет

спустя, в 1774 году, построить и, самое невероятное, 

продать небольшое количество счетных машин. 

Первенство в этом вопросе, однако, отдается обычно

1820.

Томасу де Кольмару, запустившему в 1822 



году промышленное производство арифмометров. 

Document Outline

  • Хронология
  • Хронология по Винеру
  • Первые шаги – далеко до нашей эры
  • Первые шаги – далеко до нашей эры
  • Первые шаги – до нашей эры (АБАК)
  • Первые шаги – до нашей эры (КИТАЙ)
  • АБАК - сегодня
  • Русские СЧЕТЫ
  • Аристотель (384-322 гг.до н.э.) 
  • Antikythera  80 год д.н.э.
  • Antikythera  80 год д.н.э.
  • Позиционная система счисления
  • Мухаммед бен Муса ал-Хорезм (850 год н.э.)
  • Мухаммед бен Муса ал-Хорезм (850 год н.э.)
  • Леонардо да Винчи (1452-1519) 
  • Леонардо да Винчи (1452-1519) 
  • Дж. Непер - John Napier  (1550 – 1617)
  • Палочки Непера
  • Палочки Непера
  • Палочки Непера
  • Логарифмическая линейка
  • Вильгельм Шиккард – Wilhelm Schickard (1592 - 1635)
  • Вильгельм Шиккард – Wilhelm Schickard (1592 - 1635)
  • Вильгельм Шиккард – Wilhelm Schickard (1592 - 1635)
  • Блез Паскаль – Blaise Pascal (1623-1662)
  • Блез Паскаль – Blaise Pascal (1623-1662)
  • Блез Паскаль – Blaise Pascal (1623-1662)
  • Самуил Морланд - Samuel Morland (1625-1695)
  • Готфрид Вильгейм Лейбниц Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) 
  • Готфрид Вильгейм Лейбниц Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) 
  • Готфрид Вильгейм Лейбниц Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) 
  • Готфрид Вильгейм Лейбниц Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) 
  • Клод Перро 
  • Христиан Людвиг Герстен 
  • Джакоб Леопольд  - Jacob Leupold (1674-1727) 
  • Томас де Кольмар - Charles Xavier Thomas de Colmar 
  • Координаты 




©emirb.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

войти | регистрация
    Басты бет


загрузить материал