- Что такое единицы измерения информации
- Что такое расширение файла?
- Что такое метод монте-карло
- Перевод чисел в системах счислении, построенных на бинарном основании
- Что такое информационные процессы?
- Что такое перевод систем счисления
- Что такое классификация логических элементов
- Введение
- Основные элементы
- Что мы узнали?
- Когда началась история развития эвм
- Алгоритм вычисления площади фигуры с помощью метода монте карло
- Биты и байты
- Вычислительные машины на электронных лампах
- Где используются логические элементы?
- Измерение больших объемов информации
- Использование метода монте карло для вычисления площади фигуры
- Компьютеры на микросхемах и микропроцессорах
- Машины на электронных реле
- Перевод единиц измерения информации
- Перевод чисел с участием десятичной системы счисления
- Популярные виды расширений
- Реферат по информатике “история развития вычислительной техники”
- Эвм на полупроводниковых устройствах
- Электронная элементная база
Что такое единицы измерения информации
Вопросы изучения способов оценки информации в школьном курсе информатики подробно рассматриваются в одной из тем 7 класса. Существует алфавитный подход к измерению количества информации, согласно которому учитывается информационный вес каждого символа в сообщении.
Что такое расширение файла?
Расширение в любой операционной системе, не исключая Windows, позволяет быстро сориентироваться с приложением или программой создания файла и типом информации. Без этого невозможно правильно определить, с помощью какого программного обеспечения можно читать или обрабатывать предлагаемую информацию.
Данная часть идентификатора указывается после точки в наименовании и состоит из зафиксированного в данной операционной системе набора латинских символов. Это позволяет формализовать процессы работы с информацией, не допускать различного понимания. Необходимо помнить, что современные электронные устройства – это формальные исполнители, для них необходима четкая структура объекта. Не является в этом плане исключением и идентификатор файла. Знание типа расширения и человеку облегчает работу с данными.
Что такое метод монте-карло
Метод Монте-Карло относится к группе численных методов решения задач, в условиях которых присутствует элемент неопределенности. Он позволяет получить приближенные результаты на множестве входных значений, которые подбираются произвольно путем генерации случайных чисел.
Название этого метода выбрано в честь города Монте-Карло, известного своими казино. Рулетка в казино – это своего рода генератор случайных чисел. Этот метод впервые был описан в 1949 году в совместной работе математиков Николаса Метрополиса и Станислава Улама. Известно, что название придумал Н. Метрополис в честь одного из своих родственников, который был азартным игроком и частым посетителем казино.
Рис. 1. Рулетка.
Перевод чисел в системах счислении, построенных на бинарном основании
Восьмеричная и шестнадцатеричные системы счисления построены на бинарном базисе. Основанием восьмеричной системы является число 8, то есть 2^3, а основание шестнадцатеричной системы 16 = 2^4. Перевод между этими системами и двоичной системой удобнее всего выполнять с помощью таблицы перевода систем счисления:
Рис. 3. Таблица соответствия чисел в 2-, 8- и 16-й системах счисления.
Каждое восьмеричное число представляется триадой (тремя элементами) двоичных знаков, каждое шестнадцатеричное – двоичной тетрадой (четыре элемента).
Например, 8 → 2: 134 ⇔ 001011100
16 → 2: 8F ⇔ 10001111
2 → 8: 110101 ⇔ 65
2 → 16: 11011000 ⇔ D8
Что такое информационные процессы?
Информационные процессы, как уже отмечалось, возникают там, где происходит взаимодействие с информацией. В ходе их протекания происходит сбор, распознавание, передача, прием, кодировка, защита и другие действия с этим важным ресурсом. Владение правильной и адекватной информацией обеспечивает человеку принятие правильных жизненных и профессиональных решений.
Протекание и оценка результата зависит от того в какой информационной системе происходит процесс. Выделяют два типа систем: естественные и искусственные. К первому типу относятся биологические (все, что происходит в природе, в том числе, и с человеком) и социальные (взаимодействие между людьми).
Ко второму – технические и социотехнические. В этих системах существенное влияние на протекание информационных процессов оказывают технические и технологические компоненты.Простейший пример информационных процессов естественного характера: человек вышел из дома и с помощью своих органов чувств понял, какая погода стоит на улице.
Что такое перевод систем счисления
Основанием системы счисления является величина, определяющая количество символов для записи числового значения. Например, основанием двоичной системы является число 2, пятеричной, соответственно – 5.
Рис. 1. Таблица: основание и алфавит различных систем счисления.
Число 15 в десятичной системе при переводе в пятеричную равно 30, а в восьмеричной будет равно 17. Шестнадцатеричный эквивалент пятнадцати представляет собой букву F. Как так получается?
Рис. 2. Таблица соответствия десятичных и шестнадцатеричных чисел.
Что такое классификация логических элементов
В современном мире все привыкли ассоциировать логические элементы с электронными микросхемами. Однако электроника получила бурное развитие только во второй половине XX века, а элементам математической логики уже больше двух тысячелетий.
Считают, что основоположником логики как науки является древнегреческий ученый Аристотель. Он первым вывел логическую теорию, систематизировав имеющиеся на тот момент знания о логике, сформулировал правила логического мышления.
Рис. 1. Аристотель.
Введение
История счётных устройств насчитывает много веков. Древнейшим счетным инструментом, который сама природа предоставила в распоряжение человека, была его собственная рука. Для облегчения счета люди стали использовать пальцы сначала одной руки, затем обеих, а в некоторых племенах и пальцы ног.
Раннему развитию письменного счета препятствовала сложность арифметических действий при существовавших в то время перемножениях чисел. Кроме того, писать умели немногие и отсутствовал учебный материал для письма – пергамент начал производиться примерно со II века до н.э., папирус был слишком дорог, а глиняные таблички неудобны в использовании.
Эти обстоятельства объясняют появление специального счетного прибора – абака. Он представлял собой доску с желобками, в которых по позиционному принципу размещали какие-нибудь предметы – камешки, косточки. Позднее, около 500 г. н.э., абак был усовершенствован и на свет появились счёты – устройство, состоящее из набора костяшек, нанизанных на стержни.
На Руси долгое время считали по косточкам, раскладываемым в кучки. Примерно с XV века получил распространение “дощаный счет”, который почти не отличался от обычных счетов и представлял собой рамку с укрепленными горизонтальными веревочками, на которые были нанизаны просверленные сливовые или вишневые косточки.
В конце XV века Леонардо да Винчи
(1452-1519) создал эскиз 13-разрядного суммирующего устройства с десятизубными кольцами. Но рукописи да Винчи обнаружили лишь в 1967г., поэтому биография механических устройств ведется от суммирующей машины Паскаля.
Основные элементы
Информационный процесс можно определить как алгоритм последовательных действий с информацией. При таком рассмотрении в нем имеет смысл выделить четыре основные составляющие:
- получение
- анализ
- сохранение
- коммуникация.
Важно! Определенный набор рассматриваемых элементов и их правильная комбинация определяют, какого вида осуществляется информационный процесс и принесет ли его организация верное решение.
Что мы узнали?
История развития ЭВМ берет свое начало с 30 годов прошлого столетия с создания вычислительных устройств, собранных на электромагнитных реле. Первые компьютеры имели низкую производительность и имели огромные размеры. С совершенствованием элементной базы улучшались характеристики компьютеров. Самыми высокопроизводительными компьютерами являются ЭВМ на микропроцессорах.
Когда началась история развития эвм
История развития ЭВМ берет свое начало в тридцатых годах 20 века. Эволюция электронно-вычислительных машин тесно связана с модернизацией элементной базы: от электромеханических реле и электронных ламп до современных высокоскоростных микропроцессоров.
Алгоритм вычисления площади фигуры с помощью метода монте карло
Определим площадь фигуры, ограниченной уравнениями y = x^2, y = 0 и x = 1.
Составим модель: площадь искомой фигуры впишется в квадрат. Если значения координат x и y принадлежит диапазону [0;1], то точка принадлежит квадрату. Если выполняется система неравенств 0 < x < 1 и 0 < y – x^2, то точка принадлежит фигуре.
Так как длина стороны квадрата равна 1, то после подсчета количества точек, площадь фигуры определится по формуле: s=m/n
Рис. 3. Фигура, ограниченная уравнением y=x^2, и прямыми y=0 и x=1.
Алгоритм решения задачи будет выглядеть так:
Биты и байты
Как известно, минимальная единица измерения количества информации – это один двоичный бит.
Следующая по размеру информационная величина носит название “байт”. Байт строится из восьми битов.
Термин “Бит” был впервые использован в 40-х годах прошлого столетия американским математиком Джоном Уайлдером Тьюки, как сокращение от английского “binary digit“.Термин «байт» предложил немецкий инженер Вернер Бухгольц.
Рис. 1. Джон Уайлдер Тьюки.
Вычислительные машины на электронных лампах
В 40-х годах прошлого столетия был разработан и внедрен к использованию первый компьютер, построенный на электронных лампах с программным управлением ENIAC.
Рис. 2. Электронно-вычислительная машина ENIAC.
Проект вычислительного устройства был разработан американским физиком Джоном Моучли, и при поддержке Баллистической исследовательской лаборатории армии США были начаты работы по созданию вычислительного комплекса ENIAC. Данные в такое устройство вводились с помощью перфокарт, а команды программы набирались на специальных панелях ввода через штекерное соединение.
ENIAC занимал целое помещение площадью свыше 130 квадратных метров и в своем составе насчитывал более 18 тысяч электронных ламп.
Где используются логические элементы?
Неэлектронные логические элементы не утратили актуальности и в настоящее время. Это связано с тем, что электроника, как самодостаточная отрасль занимает относительно небольшой сегмент экономики. По сути это класс устройств, который связан непосредственно с обработкой информации — компьютеры, мобильные телефоны, телевизоры, схемы управления.
Однако реальная хозяйственная деятельность предполагает наличие огромного количества инструментов для физической обработки материалов, химических производств, поддержания технологических процессов. Для производства тех же компьютеров требуется масса подготовительной работы, которая связана скорее не с обработкой информации, а с обработкой стали, кремния и изготовлением полимеров.
Несмотря на то, что все современные станки и механизмы снабжены электроникой, позволяющей с высокой точностью поддерживать технологический процесс, некоторые операции логичнее поручить самому исполнительному устройству и реализовать на его элементной базе.
Во-первых, это сокращает цепочку сигналов от механизма до электронного блока управления и обратно, позволяя увеличить быстродействие. Во-вторых, исключает из цепочки электронный блок управления, увеличивая надежность, а иногда и безопасность системы в целом.
Таким образом, в зависимости от вида энергии, преобразование которой происходит при работе того или иного устройства можно выделить следующие классы логических элементов:
- механические;
- гидравлические;
- пневматические;
- электрические;
- электронные;
- оптические.
Помимо вышеперечисленных основных видов в литературе часто встречаются их комбинации, например электромеханические элементы.
Рис. 2. Схема гидравлического элемента ИЛИ.
Измерение больших объемов информации
Для более крупных объемов информации используя специальные приставки кило-, мега-, гига-, тера- СИ – международной системы единиц и образуют новые меры. Практика использования приставок СИ с битами и байтами стандартизирована международной организацией по стандартизации МЭК.
Рис. 2. Вернер Бухгольц.
В России правила использования написания Кбайт устанавливаются в “Положении о единицах величин”, действующем с 2009 года.
Следует запомнить, что один Кбайт состоит из 1024 байтов, а не из 1000, как другие физические величины.
Для того, чтобы отличать десятичную приставку “кило”, равную 1000 от приставки в обозначении килобайта 1024, используют разный регистр буквы. Например, 1 Кбайт пишется с использованием прописной буквы, а 1 кг – строчная буква.
Единицы измерения информации в порядке возрастания можно представить в следующей последовательности:
1 бит
1 байт = 8 бит
1 Кбайт=1024 байт
1 Мбайт = 1024 Кбайт = 1048576 байт
1 Гбайт = 1024 Мбайт = 1048576 Кбайт = 1073741824 байт
1 Тбайт = 1024 Гбайт = 1048576 Мбайт = 1073741824 Кбайт = 1099511627776 байт
1 Пбайт = 1024 Тбайт = 1048576 Гбайт = 1073741824 Мбайт = 1099511627776 Кбайт = 1125899906842624 байт
1 Эбайт = 1024 Пбайт = 1048576 Тбайт = 1073741824 Гбайт = 1099511627776 Мбайт = 1125899906842624 Кбайт = 1152921504606846976 байт
В таблице представлены приставки СИ и их значения.
Рис. 3. Кратные приставки СИ и их значения.
Максимальное значение десятичного множителя в стандарте ГОСТ 8.417-2002 равно 10 в степени 24 и обозначается приставкой иотта, например 1 Ибайт.
В результате исследования, проведенного американской корпорацией ICANN, занимающейся вопросами адресации в сети Интернет, по состоянию на 2021 год абсолютное количество всей существующей информации в мире составляло 2,56 зеттабайта.
Использование метода монте карло для вычисления площади фигуры
Простым примером иллюстрации применения данного метода является способ определения площади фигуры сложной формы, когда контуры объекта не образуют геометрической формы, для которой существует готовая формула для расчета.
Рис. 2. Фигура сложной формы.
Чтобы вычислить площадь S такой фигуры, ее вписывают в квадрат стороной a. Затем, случайным образом выбирают точки внутри квадрата. Причем точки могут попадать как внутрь исследуемой фигуры сложной формы, так и вне ее.
Чем большую площадь занимает фигура внутри квадрата, тем чаще в нее будут попадать точки. Точки, попавшие внутрь фигуры, обозначают буквой m, а все выбранные точки внутри квадрата – буквой n.
Здесь проявляется закономерность: чем больше точек в эксперименте задействовано, тем с большей вероятностью можно утверждать, что процент точек, содержащихся в исследуемой фигуре стремится к отношению площади фигуры к площади квадрата. Математически это можно записать следующим образом: s=a*a*(m/n).
Таким образом, получен некоторый способ определения площади фигуры произвольной формы с использованием метода статистических испытаний. Модели для вычисления площади различных фигур сложной формы, сформированные этим способом, будут отличаться математическими описаниями фигур.
В теории вероятностей и математической статистике действует закон больших чисел, согласно которому результат эксперимента окажется свободным от случайных воздействий только в случае большого количества случайных факторов, то есть будет прослеживаться устойчивая закономерность. Проще говоря, чем больше число испытаний, тем точнее будет результат.
Компьютеры на микросхемах и микропроцессорах
Самыми лучшими характеристиками вычислительной мощности и эффективности обработки больших массивов информации обладают компьютеры, выполненные на интегральных микросхемах.
Микропроцессоры – основа современных компьютеров. Первые микропроцессорные компьютеры базировались на 8-разрядных процессорах — Intel-8080.
Создание персонального компьютера в привычном для нас виде связано с именем предпринимателя Стивена Джобса. При его участии было налажено массовое производство персонального компьютера Apple II.
Компьютер Apple II пользовался огромным успехом у покупателей и приносил колоссальный доход производителям в течение 15 лет.
Рис. 3. Компьютер Apple II.
Компьютеры в современном виде далеко ушли от своих прародителей. Современные технологии позволяют предъявлять высокие требования как к производительности, так и дизайну компьютерных вычислительных устройств.
Машины на электронных реле
В середине 30-х годов прошлого века была разработана модель первого вычислителя, построенного на электромеханических реле. Разработка вычислительной машины, работающей на двоичном принципе и умеющей обрабатывать числа с плавающей запятой немецкого инженера Конрада Цузе, получила признание и поддержку со стороны Исследовательского института аэродинамики и с успехом применялась при выполнении расчетов для управляемых ракет.
Параллельно германским разработкам в США также проводились работы по созданию релейных вычислительных машин. Так американский математик Джордж Штибитц предложил идею создания вычислительной модели на телефонных реле для выполнения операций с комплексными числами. Другой американец Говард Айкен совместно с группой инженеров фирмы IBM разработал рабочий вариант компьютера «Марк – 1».
Рис. 1. Конрад Цузе, Джордж Штибиц, Говард Айкен.
Перевод единиц измерения информации
Для представления килобайтов в байтах необходимо число килобайтов умножить на 1024. Например, умножая и округляя до большего целого: 2,4 Кбайт = 2,4 * 1024 = 2458 байтов.
Для того, чтобы Кбайты перевести в биты, числовое значение килобайтов умножают на 1024, а затем на 8. Например 2,4 Кбайт = 2,4 * 1024 * 8 = 19661 бит.
Для сравнения чисел в разных единицах, следует их привести к единому виду. Например, что больше 1,3 Гбайта или 1300 Мбайтов? Переведем гигабайты в мегабайты: 1,3(Гбайта) = 1,3 * 1024 = 1331,2 (Мбайта). Это больше чем 1300 Мбайтов.
Перевод чисел с участием десятичной системы счисления
В преобразовании чисел с участием десятичной системы приняты три строгих правила перевода.
1. Пересчет числового значения из десятичного формата в эквивалент другой системы счисления заключается в делении целой части и полученных частных, на величину основания будущей системы счисления. При этом остатки от деления записываются начиная с последнего.
Например, 15 из десятичной системы в восьмеричную переводится так: 15 / 8 = 1 (в остатке 7). Записываем итог, начиная с конечного и в данном случае единственного частного, и затем остаток. Получим 17.
Еще один пример: десятичное 125 в восьмеричной системе: 125 / 8 = 15 (5). Полученное частное больше, чем основание 8.
Продолжаем делить: 15 / 8 = 1 (7). Ответ записывается с последнего частного, а затем остатки от деления: 175.
Следует запомнить, что запись результата всегда начинает с последнего частного и остатков от деления в обратном порядке.
2. Преобразование части десятичного числа, записанной после запятой, выполняется с помощью обратной процедуры, то есть умножения, вычисляя одно за другим произведения дробных частей на основание будущей системы счисления и записывая последовательно цифры, полученные в целой части. Например, дробная часть числа 0,134 в двоичную систему переводится так (удобнее это делать столбиком):
0,134 * 2 = 0,268 (в целой части 0)
0,268 * 2 = 0,536 (0)
0,536 * 2 = 1,072 (слева от запятой 1)
0,072 * 2 = 0,144 (в целой части 0)
0,144 * 2 = 0,288 (0)
Произведения вычисляют до тех пор, пока не будет обеспечена заданная точность или в остатке не получится ноль.
Ответ: десятичное 0,134 в двоичной системе равно 0,00100.
При умножении следует брать только остатки, не учитывая полученную цифру в целой части.
3. Перевод чисел из разных систем счисления в десятичную удобнее всего представлять с помощью развернутой записи числа, или при использовании формулы полинома, который формируется путем сложения одночленов, возведенных в степень и умноженных на некоторые коэффициенты:
a1 * x^(n-1) a2 * x^(n-2) a3 * x^(n-3) … an * x^0
Например, 137 = 1 * 10^2 3 * 10^1 7 * 10^0.
Рассмотрим примеры перевода чисел:
2 →10: 11011 = 1 * 2^4 1 * 2^3 0 * 2^2 1 * 2^1 1 * 2^0 = 27
8 →10: 134 = 1 * 8^2 3 * 8^1 4 * 8^0 = 92
16 → 10: 1AF = 1 * 16^2 10 * 16^1 15 * 16^0 = 431
Популярные виды расширений
Важно! Градация информации по ее типам в любой операционной системе. А вот набор символов идентификатора для каждой системы разный. Например, текстовые документы в Linux и Windows будут иметь различные идентификаторы.
При этом набор самих расширений для ОС одинаковый, т.к. определяется типом информации. К популярным видам относятся (в скобках указаны примеры для файлов; виндовс):
графические (png, jpg, jpeg)
аудио (mpa, mp3)
видео (mp4, mov, wmv)
текстовые (txt,docx)
исполняющие (exe)
презентации (ppt)
архивы (7z, zip, rar)
Отображение возможных форматов данных зависит от программного обеспечения, часть которого устанавливается в стандартном пакете.
Реферат по информатике “история развития вычислительной техники”
Целью работы является рассмотреть развитие компьютерной техники с древних времен до настоящего времени, а также дать краткий обзор счётным устройствам, начиная с до механического периода и заканчивая современными ЭВМ.
ВВЕДЕНИЕ
Человеческое общество по мере своего развития овладевало не только веществом и энергией, но и информацией. С появлением и массовым распространение компьютеров человек получил мощное средство для эффективного использования информационных ресурсов, для усиления своей интеллектуальной деятельности. С этого момента (середина XX века) начался переход от индустриального общества к обществу информационному, в котором главным ресурсом становится информация.
Возможность использования членами общества полной, своевременной и достоверной информации в значительной мере зависит от степени развития и освоения новых информационных технологий, основой которых являются компьютеры. Рассмотрим основные вехи в истории их развития.
Слово «компьютер» означает «вычислитель», т. е. устройство для вычислений. Потребность в автоматизации обработки данных, в том числе вычислений, возникла очень давно. Более 1500 лет тому назад для счета использовались счетные палочки, камешки и т. д.
Данная тема актуальна. Так как компьютеры охватили все сферы человеческой деятельности. В наше время трудно представить себе, что без компьютеров можно обойтись. А ведь не так давно, до начала 70 – х годов вычислительные машины были доступны весьма ограниченному кругу специалистов, а их применение, как правило, оставалось окутанным завесой секретности и малоизвестным широкой публике. Однако в 1971 году произошло событие, которое в корне изменило ситуацию и с фантастической скоростью превратило компьютер в повседневный рабочий инструмент десятков миллионов людей. В том, вне всякого сомнения, знаменательном году еще почти никому не известная фирма Intel из небольшого американского городка с красивым названием Санта – Клара (шт. Калифорния), выпустила первый микропроцессор. Именно ему мы обязаны появлением нового класса вычислительных систем – персональных компьютеров, которыми теперь пользуются, по существу, все, от учащихся начальных классов и бухгалтеров до ученых и инженеров.
В XXI веке невозможно представить себе жизнь без персонального компьютера. Компьютер прочно вошел в нашу жизнь, став главным помощником человека. На сегодняшний день в мире существует множество компьютеров различных фирм, различных групп сложности, назначения и поколений.
В данной работе я стремлюсь дать достаточно широкую картину истории развития компьютерной техники.
Таким образом, целью моей работы является рассмотреть развитие компьютерной техники с древних времен до настоящего времени, а также дать краткий обзор счётным устройствам, начиная с до механического периода и заканчивая современными ЭВМ.
СЧЕТНЫЕ УСТРОЙСТВА ДО ПОЯВЛЕНИЯ ЭВМ
До механический период
Счёт на пальцах
Во все времена людям нужно было считать. О том, когда человечество научилось, считать мы можем, строить лишь догадки. Но можно с уверенностью сказать, что для простого подсчета наши предки использовали пальцы рук, способ, который мы с успехом используем до сих пор. А как поступить в том случае если вы хотите запомнить результаты вычислений или подсчитать, то чего больше чем пальцев рук. В этом случае можно сделать насечки на дереве или на кости. Скорее всего, так и поступали первые люди, о чем и свидетельствуют археологические раскопки. Пожалуй, самым древним из найденных 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. Несмотря на то, что на заре человеческих цивилизаций, были изобретены уже довольно сложные системы исчисления использование засечек для счета продолжалось еще довольно таки долго. Счет на пальцах, несомненно, самый древний и наиболее простой способ вычисления. У многих народов пальцы рук остаются инструментом счета и на более высоких ступенях развития. К числу этих народов принадлежали и греки, сохраняющие счет на пальцах в качестве практического средства очень долгое время.
Счёт на камнях
Чтобы сделать процесс счета более удобным, первобытный 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. Поэтому он стал складывать из камней более мелкие пирамиды одинаковой величины, а из – за того что на руках десять пальцев, то пирамиду составляли именно десять камней.
Счет на Абаке
Во времена древнейших культур человеку приходилось решать задачи, связанные с торговыми расчетами, с исчислением времени, с определением площади земельных участков и т. д. Рост объемов этих расчетов приводили даже к тому, что из одной страны в другую приглашались специально обученные люди, хорошо владевшие техникой арифметического счета. Поэтому рано или поздно должны были появиться устройства, облегчающие выполнение повседневных расчетов.
Так в Древней Греции и в Древнем Риме были созданы приспособления для счета, называемые абак (от греческого слова abakion – “дощечка, покрытая пылью”). Абак называют также римскими счетами. Вычисления на них проводились путем перемещения счетных костей и камешков (калькулей) в полосковых углублениях досок из бронзы, камня, слоновой кости, цветного стекла. В своей примитивной форме абак представлял собой дощечку (позднее он принял вид доски, разделенной на колонки перегородками). На ней проводились линии, разделявшие ее на колонки, а камешки раскладывались в эти колонки по тому же позиционному принципу, по которому кладется число на наши счеты. Эти счеты сохранились до эпохи Возрождения.
В странах Древнего Востока (Китай, Япония, Индокитай) существовали китайские счеты. На каждой нити или проволоке в этих счетах имелось по пять и по две костяшки. Счет осуществлялся единицами и пятерками.
В России для арифметических вычислений применялись русские счеты, появившиеся в XVI веке, но кое – где счеты можно встретить и сегодня.
Палочки Непера
Первым устройством для выполнения умножения был набор деревянных брусков, известных как палочки Непера. Они были изобретены шотландцем Джоном Непером (1550 – 1617гг. ). На таком наборе из деревянных брусков была размещена таблица умножения. Кроме того, Джон Непер изобрел логарифмы.
Данное изобретение оставило заметный след в истории оставило изобретение Джоном Непером логарифмов, о чем сообщалось в публикации 1614 г. Его таблицы, расчет которых требовал очень много времени, позже были “встроены” в удобное устройство, чрезвычайно ускоряющее процесс вычисления, — логарифмическую линейку; она была изобретена в конце 1620 – х годов. В 1617 г. Непер придумал и другой способ перемножения чисел. Инструмент, получивший название “костяшки Непера”, состоял из набора сегментированных стерженьков, которые можно было располагать таким образом, что, складывая числа, в прилегающих друг к другу по горизонтали сегментах, мы получали результат их умножения.
Теории логарифмов Непера суждено было найти обширное применение. Однако его “костяшки” вскоре были вытеснены логарифмической линейкой и другими вычислительными устройствами—в основном механического типа, — первым изобретателем которых стал гениальный француз Блез Паскаль.
Логарифмическая линейка
Развитие приспособлений для счета шло в ногу с достижениями математики. Вскоре после открытия логарифмов в 1623 г. была изобретена логарифмическая линейка.
В 1654 г. Роберт Биссакар, а в 1657 г. независимо С. Патридж (Англия) разработали прямоугольную логарифмическую линейку – это счетный инструмент для упрощения вычислений, с помощью которого операции над числами заменяются операциями над логарифмами этих чисел. Конструкция линейки сохранилась в основном до наших дней.
Логарифмической линейки была суждена долгая жизнь: от 17 века до нашего времени. Вычисления с помощью логарифмической линейки производятся просто, быстро, но приближенно. И, следовательно, она не годится для точных, например финансовых, расчетов.
Механический период
Эскиз механического тринадцатиразрядного суммирующего устройства с десятью колесами был разработан еще Леонардо да Винчи (1452— 1519). По этим чертежам в наши дни фирма IBM в целях рекламы построила работоспособную машину.
Первая механическая счетная машина была изготовлена в 1623 г. профессором математики Вильгельмом Шиккардом (1592—1636). В ней были механизированы операции сложения и вычитания, а умножение и деление выполнялось с элементами механизации. Но машина Шиккарда вскоре сгорела во время пожара. Поэтому биография механических вычислительных устройств ведется от суммирующей машины, изготовленной в 1642 г. Блезом Паскалем.
В 1673 г. другой великий математик Готфрид Лейбниц разработал счетное устройство, на котором уже можно было умножать и делить.
Весь материал – смотрите документ.
Эвм на полупроводниковых устройствах
Первым полупроводниковым компьютером считается машина TX-0 (tixo) с 16-битной адресацией, созданная в 1955 году. Tixo была полностью выполнена на транзисторной базе с памятью на магнитных сердечниках.
Наиболее производительными компьютерами на транзисторной логике считались британский «Atlas» американские «Stretch» и CDC-6600 и наш советский БЭСМ-6.
Электронная элементная база
Конечно не стоит недооценивать электронику, с помощью которой наиболее полно и просто реализуются сколь угодно сложные логические функции. Именно благодаря развитию электронных компонентов максимально раскрыт потенциал некогда абстрактной дисциплины.
Работа различных электронных устройств основана на принципах булевой алгебры. Английский математик Джордж Буль первым формализовал работу с высказываниями, введя понятия их истинности и ложности. Этот подход как раз и реализован в современных вычислительных устройствах, которые функционируют на бинарном принципе и воспринимают только два сигнала: ноль и единица.
По сути, элементная база логических элементов носит скорее эволюционный характер и связана с вытеснением старых технологий более новыми, быстродействующими и эффективными. К основным видам можно причислить:
- РТЛ. Резисторно-транзисторная логика.
- ДТЛ. Диодно-транзисторная логика.
- ТТЛ и ТТЛ(Ш). Транзисторно-транзисторная логика и более продвинутый вариант – с использованием диодов Шоттки.
- ЭСЛ. Эмиттерно-связанная логика.
- КМОП. Комплементарные МОП-транзисторы.
Стоит отметить, что наибольшим быстродействием и экономичностью на текущий момент обладают именно КМОП-микросхемы, которые практически вытеснили остальные типы реализаций.
Рис. 3. Схема элемента ИЛИ-НЕ, построенного на полевых транзисторах.
