'

ИСТОРИЯ ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ ЭВМ Лекция 9: Развитие вычислительных средств. Биография и достижения Чарльза Бэббиджа

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

ИСТОРИЯ ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ ЭВМ Лекция 9: Развитие вычислительных средств. Биография и достижения Чарльза Бэббиджа ВМиК МГУ им. М.В. Ломоносова, Кафедра АСВК Доцент Власов В.К., Ассистент Волканов Д.Ю.


Слайд 1

2 План лекции История вычислительных механизмов Биография Чарльза Бэббиджа Разностная машина Аналитическая машина Биография Ады Лавлайс


Слайд 2

3 Исторический фон


Слайд 3

4 Древнеримский абак Абак (1) Костяшки на прутьях для вычислений Используется в Азии!


Слайд 4

5 Русские счеты Китайские счеты - «суаньпань» Абак (2)


Слайд 5

6 Джон Непер (Napier, John; 1550-1617) Титульный лист книги Непера «Описание удивительных таблиц логарифмов», 1614 г. Логарифмическая линейка (1)


Слайд 6

7 Логарифмическая линейка (2) Логарифмическая Линейка 1630 Основана на правилах логарифмирования Нэпера Использовалась до 1970 Логарифмическая Линейка


Слайд 7

8 log (a*b) = log a + log b Логарифмическая линейка Логарифмическая линейка (3)


Слайд 8

9 Логарифмические Линейки


Слайд 9

10 Цилиндрическая Логарифмическая Линейка


Слайд 10

11 Спиральная Логарифмическая Линейка


Слайд 11

12 Вильям Шиккард (1592-1635) Первая работающая машина для сложения


Слайд 12

13 Блез Паскаль (1623-1662)


Слайд 13

14 Машина Паскаля (1623-1662) Множество зубчатых колёс Вычитание в дополнительном коде


Слайд 14

15 Паскалина (1642 г.) Вид спереди Машина Паскаля (1623-1662)


Слайд 15

16 Паскалина. Вид сзади Машина Паскаля (1623-1662)


Слайд 16

17 Паскалина. Механизм передачи десятков Машина Паскаля (1623-1662)


Слайд 17

18 Готфрид Лейбниц (1646 – 1716)


Слайд 18

19 Готфрид Лейбниц (1646 – 1716) Механический калькулятор, выполняющий арифмитические действия


Слайд 19

20 1526 * 312 ===== 1526 + 1526 + 1526 <- + 1526 <- + 1526 + 1526 ======= = 476112 1526 * 312 ===== 1526 + 1526 ----- = 3052 ----- -> сдвиг каретки 3052 + 1526 ------ = 18312 ------ -> сдвиг каретки 18312 + 1526 + 1526 + 1526 ======= = 476112 Для умножения чисел используется способ многократного сложения. Слева - на бумаге и Паскалине, справа - на арифмометре Готфрид Лейбниц (1646 – 1716)


Слайд 20

21 Для механизации операции умножения Лейбниц ввел в конструкцию вычислительной машины: механизм многократного ввода слагаемого (ступенчатый валик Лейбница); размещение механизма ввода на подвижной каретке Машина Лейбница


Слайд 21

22 Ступенчатый валик Лейбница


Слайд 22

23 Арифмометр Лейбница (1673 г., реконструкция). Механизм ввода слагаемых размещен спереди на подвижной каретке, его ступенчатые валики вращаются правой рукояткой. Суммирующий механизм расположен сзади, сдвиг каретки производится поворотом левой рукоятки Реконструкция машины Лейбница


Слайд 23

24 Всего в течение XIX века было выпущено около 2000 томас-машин. Некоторые из них использовались вплоть до 30-х годов XX века. Промышленное производство арифмометров с валиком Лейбница было налажено во Франции Карлом Томасом в 1821 г. XIX Век


Слайд 24

25 Ровно через 200 лет после изобретения ступенчатого валика, в 1873 г., петербургский изобретатель В. Т. Однер (1845-1905) предложил более простое и удобное устройство для ввода слагаемых – колесо Однера с переменным числом зубцов XIX Век


Слайд 25

26 Арифмометр начала XX века Арифмометр Однера выпуска 1876 г. Арифмометры Однера


Слайд 26

27 После эмиграции Однера в Швецию в 1917 г. арифмометры его конструкции выпускались на заводе им. Дзержинского под маркой «Феликс». В 1969 г. их было произведено 300 000 шт. “Железный” Феликс


Слайд 27

28 Усовершенствование механического арифмометра продолжалось вплоть до 70-х годов XX века. Были разработаны многочисленные конструкции с ручным и электрическим приводом “Железный” Феликс


Слайд 28

29 Электронные калькуляторы по своим функциональным возможностям соответствовали механическим, но работали быстрее и бесшумно. Одна из первых моделей электронного калькулятора фирмы Burroughs (1970-е годы) От арифмометров к калькуляторам


Слайд 29

30 Ткацкий Станок Жакарда (1801) Впервые сохраняется программа – металлические карты Первый промышленный компьютер Работает до сих пор!


Слайд 30

31 Станок управлялся связанными в цепочку картонными перфокартами Ткацкий Станок Жакарда (1801)


Слайд 31

32 Чарльз Бэббидж (1791-1871)


Слайд 32

33 Чарльз Бэббидж Декабрь 26, 1791 Сын Бенджамина Бэббиджа (Лондонского банкира) Поступил в Trinity College, Cambridge Учился с Джоном Гершелем и Джорджем Пикоком.


Слайд 33

34 Чарльз Бэббидж В 1813 перешёл в колледж Св. Петра 1814 – бакалавр 1814 – женился на Джорджии Витмур 1816 – становится членом Королевского Общества Лондона 1817 - магистр 1819 – профессор Эдинбургского университета


Слайд 34

35 Чарльз Бэббидж В 1820 становится членом Королевского Астрономического Общества 1827 – умерли отец, жена и 2 детей 1827 – стал профессором математических наук в Кембридже 1832 – избран иностранным членом-корреспондентом Петербургской академии наук В 1839 году уволился оттуда и до конца жизни занимался разработкой вычислительных машин


Слайд 35

36 Основные результаты Создал вагон-лабораторию безопасности движения Придумал спидометр и тахометр Сконструировал поперечно-строгальный и токарно-револьверный станки Придумал методы изготовления зубчатых колес Предложил новый метод заточки инструментов и литья под давлением Содействовал реформированию почтовой системы в Англии Составил первые надежные страховые таблицы «Сравнительный обзор различных систем страхования жизни»


Слайд 36

37 Основные результаты (2) Занимался теорией функционального анализа Вопросы шифрования Грамматика и словарь мирового языка «Таблица констант для млекопитающих» Структурная лингвистика Проверка формул для простых чисел Придумал офтальмоскоп, сейсмограф, устройство для наведения артиллерийского орудия Занимался экспериментальными исследованиями электромагнетизма Проверка гипотез Геология и геофизика


Слайд 37

38 Основные результаты (3) Участвовал в экспедиции на Везувий, погружался на дно озеро в водолазном колоколе, участвовал в археологических раскопках, изучал залегание руд, спускаясь в шахты Книга «Экономика технологий и производств» 1834 Сглаживание противоречий между наукой и религией (“Девятый бриджуотерский трактат” 1837) Статья “О принципах построения орудий для токарной обработки и строгания металлов” Книга “Отрывки из жизни философа” 1864 Разностная машина Аналитическая машина


Слайд 38

39 Чарльз Бэббидж - 1792-1871 Разностная Машина 1822 Огромный калькулятор Аналитическая Машина 1833 Могла сохранять числа Вычислитель “мельница” испольозовал металлические перфокарты для ввода Была паровой машиной! Точность до 6го знака после запятой Аналитическая Машина


Слайд 39

40 Разностная Машина


Слайд 40

41 Разностная Машина


Слайд 41

42 Принцип работы разностной машины (1) Метод конечных разностей Возьмём дифференциальное уравнение Заменим производную на конечную разность Получаем аппроксимированную форму


Слайд 42

43 Принцип работы разностной машины (2) 2x^2 – 3x + 2


Слайд 43

44 Принцип работы разностной машины (2) 2x^2 – 3x + 2


Слайд 44

45 Принцип работы разностной машины (2) 2x^2 – 3x + 2


Слайд 45

46 Вехи создания (1) 1812 – первые идеи под влиянием идей барона Прони о 3 уровневых вычислениях 1819 – начало работ над малой разностной машиной 1822 – окончание её строительства 18 разрядов Точность 8 знаков после запятой Значения многочленов 7ой степени 12 членов последовательности в минуту


Слайд 46

47 Большая разностная машина На 1827 было потрачено 3500, но не достроена В 1830 возобновлено её создание К 1834 было потрачено 17000 + 6000 фунтов, но проект не был завершён 1854 – швед Шойц строит машину 1991 – воссоздание Разностной машины


Слайд 47

48 Большая разностная машина 25000 деталей 14 тонн 2,5 метра высотой Печатное устройство вывода Память 6Кб (1000 50разрядных чисел)


Слайд 48

49 Разностная Машина


Слайд 49

50 Разностная Машина


Слайд 50

51 Разностная Машина


Слайд 51

52 Воссоздание 1991


Слайд 52

53 Разностная машина


Слайд 53

54 Архитектура аналитической машины Бэббиджа


Слайд 54

55 Архитектура аналитической машины Бэббиджа


Слайд 55

56 Вехи создания 1834 – начало работы 1851 – окончание работ, машина НЕ была создана 1888 - Генри Бэббидж построил “процессор” 1906 – Г.Бэббидж построил действующую модель аналитической машины Были подсчитаны произведения числа "пи" на числа натурального ряда от одного до 32 с точностью до 29 знаков!


Слайд 56

57 Аналитическая Машина


Слайд 57

58 Аналитическая Машина


Слайд 58

59 Аналитическая Машина


Слайд 59

60 Ада Августа Лавлайс (1815-1852)


Слайд 60

61 Ада Августа Лавлайс (1815-1852) Первая программистка Написала программу для аналитической машины вычисление уравнения Бернулли Придумала понятия цикла, рабочей ячейки Наметила подпрограммы и библиотека подпрограмм, модификации команд и индексный регистр


Слайд 61

62 Бэббидж (интересные факты) Теннисон Каждое мгновение умирает человек, Но каждую минуту человек рождается Ответ Теннисону Каждое мгновение умирает человек, Но 1,16 человека рождается... “Беспроигрышная” система ставок на скачках Автомат для игры в крестики-нолики Роман в 3 книгах Стимпанк (Брюс Стерлинг, Уильям Гибсон “Машина Различий” 1990 (2001), Майкл Флинн “В стране слепых” 1990)


Слайд 62

63 Спасибо за внимание!


×

HTML:





Ссылка: