Автор работы: Пользователь скрыл имя, 05 Октября 2013 в 16:47, реферат
В истории вычислительной техники можно выделить четыре эпохи: домеханическая эпоха - с древнейших времен до середины XVII века; механическая эпоха - XVII - Х1Хвека;
электромеханическая эпоха - 30-е годы XIX века - середина XX века; электронная эпоха - XX век по наши дни.
Цель работы рассмотреть механические и электромеханические устройства и машины XIX - XX вв.
механический вычислительный машина
Введение
Общая характеристика механической и электромеханической эпох развития ЭВМ
Вычислительные машины и устройства XIX века
Станок Жаккарда
Изобретения Чарльза Бэббиджа
Разностная машина
Аналитическая машина
2.3 Табулятор Холлерита
3. Вычислительные машины и устройства начала XX века
Арифмометр Чебышева
Гидравлический интегратор Лукьянова
Заключение
Список использованных источников
Машина Холлерита оказалась настолько быстродействующей, что предварительные подсчеты были завершены через 6 недель, а полный статистический анализ занял два с половиной года. За истекшее с предыдущей переписи десятилетие население США выросло почти на 13 млн. человек, достигнув 62 622 250 чел., но обработка результатов переписи 1890 г. потребовала приблизительно втрое меньше времени по сравнению с предыдущей.
Холлерит был удостоен нескольких премий, получил немало похвал и звание профессора в Колумбийском университете. «Этот аппарат, -восхищенно писал журнал Electrical Engineer, - работает так же безошибочно, как машины бессмертных богов, но намного превосходит их по быстродействию». Холлерит с гордостью называл себя «первым инженером-статистиком», впрочем, так оно и было на самом деле. Он организовал фирму по производству табуляционных машин «Тэбьюлейтинг машин компани» (Tabulating Machine Company) и продавал их железнодорожным управлениям и правительственным учреждениям. Машины Холлерита закупила царская Россия, решив провести перепись населения на современном уровне
Рисунок 3 - Внешний вид табулятора Холлерита
Предприятию Холлерита сразу же сопутствовал успех, и в дальнейшем оно становилось все более преуспевающим. С годами оно претерпело ряд изменений - слияний и переименований. Последнее такое изменение произошло в 1924 г., за 5 лет до смерти Холлерита, когда он создал фирму IBM (International Business Machines Corporation). Теперь, спустя столетие с того времени, когда Чарлз Бэббидж героически трудился над созданием Аналигической машины. IBM является крупнейшей в мире промышленной фирмой, воплотившей в жизнь его мечту о (машине самого универсального характера». Но даже Бэббидж, с его необузданным воображением, не мог бы, наверное, предвидеть, какие формы примет машина его мечты.
3. Вычислительные машины и устройства начала XX века
3.1 Арифмометр Чебышева
Прибор, в котором впервые была достигнута автоматизация выполнения всех арифметических действий. Его изобрел крупнейший русский математик и механик П.Л. Чебышев. Арифмометр Чебышева состоял из двух основных частей: суммирующей машины, сконструированной в 1878 году, и приставки для умножения, появившейся примерно пятью годами позже. После установки множимого и множителя требовалось только вращать рукоятку, чьи повороты либо передавались на механизм переноса (как в обычном арифмометре), либо заставляли передвигаться на один разряд основной счетчик (суммирующую машину) относительно этого механизма. Для автоматизации всего процесса служил специальный управляющий регистр, на цифровых колесах которого устанавливался множитель. При умножении на цифру разряда единиц множителя установка колеса единиц управляющего регистра «уменьшалась» с каждым срабатыванием механизма переноса на единицу, пока не остазиции колесо, препятствовавшее ранее перемещению основного счетчика относительно механизма переноса, позволяло осуществить такое перемещение на один разряд, после чего обороты рукоятки передавались уже на колесо десятков счетчика управления и т.д.
Автоматические арифмометры представляли собой устройства, производившие любые арифметические действия над заданными числами после их установки и нажатия клавиши требуемой операции. Следует подчеркнуть, что в счетном приборе, сконструированном Чебышевым, перенос единицы в следующий разряд осуществлялся постепенно, непрерывно, и этот принцип нашел широкое применение с появлением в арифмометрах электропривода (поскольку увеличилась скорость их работы и при дискретном («прерывистом») способе передачи неизбежно появлялись толчки, снижающие надежность машин).
Одно из последних важных изобретений в области механической счетной техники сделал петербургский инженер В. Однер. Он сконструировал колесо с выдвигающимися зубцами и построил счетное устройство на его основе - «арифмометра Однера» (см. рисунок 4).
Рисунок 4 - Внешний вид «арифмометра Однера>
Вскоре стали появляться различные разновидности «арифмометра Однера», одной из которых был широко распространенный у нас в свое время арифмометр «Феликс». В первой четверти XX века «арифмометры Однера» являлись единственными широко применявшимися в России и за рубежом математическими машинами.
3.2 Гидравлический интегратор Лукьянова
Гидравлический интегратор Лукьянова - первая в мире вычислительная машина для решения дифференциальных уравнений в частных производных - на протяжении полувека был единственным средством вычислений, связанных с широким кругом задач математической физики. Создание гидроинтегратора продиктовано сложной инженерной задачей, с которой молодой специалист В. Лукьянов столкнулся в первый же год работы.
Академик Михаил Викторович Кирпичев (1879-1955) - специалист в области теплотехники, разработал теорию моделирования процессов в промышленных установках - метод локального теплового моделирования. Метод позволял в лабораторных условиях воспроизводить явления, наблюдаемые на больших промышленных объектах.
Лукьянов сумел обобщить идеи великих ученых: модель - вот высшая степень наглядности математической истины. Проведя исследования и убедившись, что законы течения воды и распространения тепла во многом сходны, он сделал вывод - вода может выступать в роли модели теплового процесса. В 1934 году Лукьянов предложил принципиально новый способ механизации расчетов неустановившихся процессов - метод гидравлических аналогий и спустя год создал тепловую гидромодель для демонстрации метода. Это примитивное устройство, сделанное из кровельного железа, жести и стеклянных трубок, успешно разрешило задачу исследования температурных режимов бетона.
Главным его узлом стали вертикальные основные сосуды определенной емкости, соединенные между собой трубками с изменяемыми гидравлическими сопротивлениями и подключенные к подвижным сосудам. Поднимая и опуская их, меняли напор воды в основных сосудах. Пуск или остановка процесса расчета производились кранами с общим управлением.
В 1936 году заработала первая в мире вычислительная машина для решения уравнений в частных производных - гидравлический интегратор Лукьянова (см. рисунок 4).
Рисунок 4 - Вычисления на двухмерном гидроинтеграторе
Основные и подвижные сосуды при закрытых кранах наполняли водой до рассчитанных уровней и отмечали их на миллиметровой бумаге, прикрепленной за пьезометрами (измерительными трубками) - получалась своеобразная кривая. Затем все краны одновременно открывали, и исследователь менял высоту подвижных сосудов в соответствии с графиком изменения внешних условий моделируемого процесса. При этом напор воды в основных сосудах менялся по тому же закону, что и температура. Уровни жидкости в пьезометрах менялись, в нужные моменты времени краны закрывали, останавливая процесс, и на миллиметровой бумаге отмечали новые положения уровней. По этим отметкам строили график, который и был решением задачи.
Появившиеся в начале 50-х годов первые цифровые электронно-вычислительные машины (ЦЭВМ) не могли составить конкуренции «водяной» машине. Основные преимущества гидроинтегратора -наглядность процесса расчета, простота конструкции и программирования. ЭВМ первого и второго поколений были дороги, имели невысокую производительность, малый объем памяти, ограниченный набор периферийного оборудования, слабо развитое программное обеспечение, требовали квалифицированного обслуживания. В частности, задачи мерзлотоведения легко и быстро решались на гидроинтеграторе, а на ЭВМ -с большими сложностями. Более того, предварительное применение метода гидравлических аналогий помогало поставить задачу, подсказать путь программирования ЭВМ и даже проконтролировать ее во избежание грубых ошибок. В середине 1970-х годов гидравлические интеграторы применялись в 115 производственных, научных и учебных организациях, расположенных в 40 городах нашей страны. Только в начале 80-х годов появились малогабаритные, дешевые, с большим быстродействием и объемом памяти цифровые ЭВМ, полностью перекрывающие возможности гидроинтегратора.
Заключение
Огромные заслуги в деле создания вычислительных машин принадлежат англичанину Чарльзу Бэббиджу. В период между 1820 и 1856 г. он предпринял попытку построить «аналитическую машину», способную производить серию арифметических действий в определенной последовательности. Основные элементы, предложенные Бэббиджем, такие, как данные и команды, вводимые в машину, условная передача управления, основанная на полученных результатах, были так хорошо разработаны, что в первых ЭВМ, появившихся в середине XX в., они были почти такими же, как у Бэббиджа. Он не смог до конца реализовать свои замыслы, так как его ""идеи намного обогнали технические возможности его времени.
В конце XIX в. Герман Холлерит в Америке изобрел счетно-перфорационные машины, данные в которые вводились с помощью перфокарт. Он основал фирму, давшую впоследствии начало известной фирме по производству вычислительной техники IBM.
Машину для выполнения арифметических операций над числами построил в 1882 г. выдающийся математик П.Л. Чебышев. Русский инженер В.Т. Однер в 1894 г. построил арифмометр, некоторые черты которого сохранились до середины XX в.
Вычислительная техника в XIX и в начале XX вв. связано главным образом с постройкой аналоговых машин, в частности первой машины для решения дифференциальных уравнений академика А.Н. Крылова (1904).
В 1904 г. академик А.Н. Крылов построил механическую вычислительную машину для решения дифференциальных уравнений.
Список использованных источников
Размещено на Allbest.ru