Вычислительные устройства 7 кл

• 1 слайд

  Простейшие вычислительные устройства
  

• 2 слайд

  Содержание
  Способы счета в древности
  Первые счетные машины, работающие по программе
  Жаккардов ткацкий станок
  Арифмометр
  Разностная машина
  Перфокарта и перфоратор
  Табулятор
  Транзисторы
  

• 3 слайд

  Приспособления и устройства , предназначенные для вычислений
  Механизмы для автоматической работы по заданной программе
  компьютер
  

• 4 слайд

  Стремительное развитие цифровой вычислительной техники (ВТ) и становление науки о принципах ее построения и проектирования началось в 40-х годах 20 века, когда технической базой ВТ стала электроника, затем микроэлектроника,
  До этого времени 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.
  Ну а еще раньше люди догадались для счета применять различные физические объекты, как-то камешки, ракушки. Причем эти древние люди были догадливы настолько, что смогли определить для объектов разных размеров свой "вес" - то есть считали одну большую ракушку как две маленьких.
  
  
  

• 5 слайд

  Самым древним инструментом счета, который сама природа предоставила человеку, была его собственная рука.
  Не случайно в древнерусской нумерации первые десять цифр назывались «перстами», то есть пальцами
  Задолго до появления первых счетных устройств люди изыскивали различные возможности для проведения вычислений.
  
  

• 6 слайд

  Когда перестало хватать пальцев, для счета использовались камешки, ракушки и т.п., которые складывались в кучки или располагались в ряд.
  
  Число предметов фиксировалось с помощью черточек, которые проводились по земле, зарубок,
  которые делались на палках, и узелков,
  которые завязывались на веревке
  

• 7 слайд

  Около 30 тыс. лет до н.э. обнаружена так называемая «вестницкая кость» с зарубками. Это позволяет историкам предположить, что уже тогда наши предки были знакомы с зачатками счета.
  
  

• 8 слайд

        
   Маленький узелок обозначал  число один, большой - число пять. 
  Узелки могли быть двойными (узелок на узелке), тройными или даже четверными.
   А чтобы не забыть, что именно считали на квипу, верёвку красили. 
   
  Например, на красных верёвках считали мешки с зерном, а на синих – баранов.
  СЧЁТ НА УЗЛАХ
  (КВИПУ)
  

• 9 слайд

  На деревянные палочки (бирки) наносились зарубки. 
   
  Бирка раскалывалась на две части так, чтобы раскол шел по зарубкам. 
   
  Одну половину брал должник, а другую тот, кто давал в долг. 
   
  Когда приходило время платежа, люди встречались и складывали обе половинки.
   
  ЗАРУБКИ
  (НА БИРКАХ)
  

• 10 слайд

  И так продолжалось долгие 2000 лет. К тому времени стали зарождаться древние цивилизации, прогресс шел вперед С увеличением объема вычислений начался поиска способа выполнять их с помощью какого-нибудь инструмента
  

• 11 слайд

  И появляются......
  счеты,
  имеющие у разных народов свои разновидности
  

• 12 слайд

  В V – IV вв. до н.э. созданы древнейшие из известных счётов – «саламинская доска» (по имени острова Саламин в Эгейском море), которая у греков и в Западной Европе назывались «абак».
  
   
  абак
  абак - пластинка с вертикально прорезанными  желобками, в которых передвигались камушки. 
  Нижние для счета единиц - верхние - пятков
  Когда в вертикальной колонке было 5 камушков, их можно было убрать и положить 1 камушек в отделение, где один камушек обозначает пять
  и т.д.
  
  

• 13 слайд

  Древнегреческий абак или "саламинская доска" 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 доскам с выточенными желобками и мраморными шариками
  
  

• 14 слайд

  В древнем Риме абак назывался «калкули - calculi  или abaculi»* (голыш, галька) и изготовлялся из бронзы, камня, слоновой кости и цветного стекла.
  * калькулятор - древнее римское слово, обозначающее название счетных камешков
  

• 15 слайд

  .У китайцев в основе счета лежала не десятка, а пятерка, рамка китайских счетов суань-пань имеет более сложную форму.
  В суань-пане кроме параллельных горизонтальных прутиков с бусинками, есть еще перпендикулярная им линейка, которая делит все устройство на две неравные части: в первой части на каждом ряду располагаются по 5 косточек – сколько пальцев на руках, во второй части - по две.
  Во время работы суан-пань кладется длинной стороной к считающему, а бусинки сдвигаются к центру.
  Для того чтобы выставить на этих счетах число 6, ставили сначала косточку, соответствующую пятерке, и затем прибавляли одну в разряд единиц
  .
  суаньпань
  Китайская разновидность абака - суаньпань – появилась
  в VI веке н.э. и представляла бусинки, нанизанные на прутики
  

• 16 слайд

  Японский абак - соробан - происходит от китайского, но проще своего предшественника - в большом отделении не пять, а четыре бусинки.
  соробан
  

• 17 слайд

  Примерно с XV века получил распространение "дощаный счет", завезенный, видимо,
  западными купцами, который
  представлял собой два складывающихся
  ящика.
  Каждый ящик разгораживался надвое
  (позже только внизу);
  Второй ящик был необходим
  ввиду особенностей денежного счёта.
  Внутри ящика на натянутые шнуры или
  проволоку нанизывались кости
  На Руси долгое время считали по косточкам, раскладываемым в кучки.
  
  . В соответствии с десятичной системой счисления ряды для целых чисел имели по 9 или 10 костей; операции с дробями производились на неполных рядах: ряд из трёх костей составлял три трети, ряд из четырёх костей — четыре четверти. Ниже располагались ряды, в которых было по одной кости: каждая кость представляла половину от той дроби, под которой она располагалась (например кость расположенная под рядом из трех костей, составляла половину от одной трети, кость под ней — половину от половины одной трети, и т. д.). 
  

• 18 слайд

  В конце XVII века, в связи с переходом к арабским цифрам, счёты утратили ряды для дробей,
  а в начале XVIII века лишились второго ящика и приобрели свой современный вид
  
  (сохранившийся в счётах один неполный ряд, обычно из четырёх костей, отделяет два ряда для десятых и сотых единицы, а также иногда служит для счёта четвертей и половинок). 
  
  Русские счеты широко использовались при начальном обучении арифметики как в России, так и за ее пределами.
  
  

• 19 слайд

  ПЕРВЫЕ СЧЕТНЫЕ МАШИНЫ,
  
  РАБОТАЮЩИЕ
  ПО ПРОГРАММЕ
    Часы с боем, шарманка, музыкальная шкатулка. Все эти предметы объединяет одно – они работают по программе! 
   
  Это особенно удивительно, если вспомнить, что во время их создания о программировании никто еще не  догадывался.
  

• 20 слайд

   В часах с боем «программа»  представляет собой специальное колесо, запускающее в определенное время ударный механизм, отбивающий число часов.
  
  

• 21 слайд

    В шарманке и музыкальных шкатулках «программа» записана в виде штырьков, расположенных на валу. При вращении вала штырьки задевают пластинки, звучание которых сливается в стройную мелодию.
   
  

• 22 слайд

  На протяжении сотен лет устройства, создававшиеся для вычислений были так же просты как счеты.
  Однако, в начале 17 века, когда математика стала играть ключевую роль в науке, специалисты в области физики и астрономии столкнулись с необходимостью проведения сложных вычислений. Потребность в более совершенных вычислительных инструментах становилась все более очевидной
  

• 23 слайд

  Шотландец Джон Непер изобрёл логарифмы.
  1614 г.
  Непер опубликовал трактат
  «Счёт с помощью палочек».
  1617 г.
  

• 24 слайд

  – Вильгельм Шиккард в письмах
  к И.Кеплеру описал устройство
  «часов для счёта»,
  в которых было реализовано сложение
  и вычитание, умножение и
  деление.
  В основе конструкции –
  «палочки Непера», свёрнутые в цилиндр.
  
  1624 г.
  

• 25 слайд

  Вскоре после этого Р.Биссакар создал логарифмическую линейку.
  

• 26 слайд

  Выдающийся французский ученый Блез Паскаль создал
  Первую механическую счетную машину.
   
  
  1642 г.
  

• 27 слайд

  Это было счетное устройство, созданное для того, чтобы облегчить труд своего отца - налогового инспектора, которому приходилось  производить немало сложных вычислений.. Отец и сын вложили в создание своего устройства большие деньги, но  против счетного устройства Паскаля выступили клерки - они боялись потерять из-за него работу, а также работодатели, считавшие, что лучше нанять дешевых счетоводов, чем покупать дорогую машину.
   
  
  

• 28 слайд

  Это машина умела выполнять сложение.
   В отличие от известных ранее счетных инструментов типа абака в арифметической машине Паскаля вместо предметного представления чисел – камешков, использовалось колесо, которое насаживалось на ось, угол поворота колеса соответствовал разным числам. Сложению чисел соответствовало сложение пропорциональных им углов. В машине существовал механизм переноса из младшего разряда в старший. Механизм переноса действует только при одном направлении вращения счетных колес и не допускает вычисления операции вычитания вращением в обратную сторону. Паскаль заменил эту операцию операцией сложения с десятичным дополнением.
  
  

• 29 слайд

  
  немецкий ученый Готфрид Вильгельм Лейбниц создал свою счетную машину, которая позволяла не только складывать и вычитать, но и умножать и делить числа.
  
  Эта машина стала прототипом будущих арифмометров.
  1673 г.
  

• 30 слайд

     
  В 1804 г. французский изобретатель Жозеф Мари Жаккар создал станок для выработки узорчатых тканей со сложными узорами.
  Для управления нитями применялись специальные карты с отверстиями (перфокарты), каждая из которых управляла одним ходом челнока.
  Жаккардов ткацкий станок 
  1804 г.
  

• 31 слайд

  Способ заключался в использовании специальных карточек с просверленными в нужных местах (в зависимости от узора, который предполагалось нанести на ткань) отверстиями. Таким образом он сконструировал прядильную машину, работу которой можно было программировать с помощью специальных карт.
  
  Работа станка программировалась при помощи целой колоды перфокарт, каждая из которых управляла одним ходом челнока. Переходя к новому рисунку, оператор просто заменял одну колоду перфокарт другой. Создание ткацкого станка, управляемого картами с пробитыми на них отверстиями и соединенные друг с другом в виде ленты, относится к одному из ключевых открытий, обусловивших дальнейшее развитие вычислительной техники.
  
  

• 32 слайд

  Первая механическая машина, нашедшая широкое применение, - арифмометр. 
  
  Арифмометр был изобретен К.Томасом (1785-1870), уроженцем городка Кольмар в Эльзасе.
  Эта машина основана на принципе ступенчатого валика, предложенного Лейбницем.
  Получив патент на изобретение Томас организовал промышленное производство своих машин. Впоследствии арифмометр был усовершенствован многими изобретателями.
  1820 г.
  

• 33 слайд

  
  Английский ученый
  Чарльз Бэббидж
  изобрел
  разностную машину,
  которая отличалась от предшествовавших тем, что в процессе вычислений не требовала вмешательства человека. Она представляла собой специализированное вычислительное устройство с фиксированной программой действий, она могла делать только одно действие – сложение.
  Разностная машина, сконструированная по записям Бэббиджа через 100 лет после его смерти
  1823 г.
  

• 34 слайд

  Вместе с ним работала Августа Ада Лавлейс - которая создала для машины программное математическое обеспечение.
  
  Работа леди Лавлейс посвящены в основном математическим вопросам, заложившим основы современного программирования, базирующегося на ее идеях и принципах.
  
  
  

• 35 слайд

  Аналитическую машину Бэббиджа построили энтузиасты из Лондонского музея науки. Она состоит из четырех тысяч железных, бронзовых и стальных деталей и весит три тонны. Правда, пользоваться ею очень тяжело - при каждом вычислении приходится несколько сотен (а то и тысяч) раз крутить ручку автомата.Числа записываются (набираются) на дисках, расположенных по вертикали и установленных в положения от 0 до 9. Двигатель приводится в действие последовательностью перфокарт, содержащих инструкции (программу).
  
  

• 36 слайд

  В 1867 году американский издатель и политик Кристофер Шоулз (1819-1890) вместе со своим другом Карлом Глидденом изобрели счетую машинку, которую затем преобразовали в пишущую.
  Шоулз создал около 30 машинок и разработал клавиатуру, аналогичную современной (с раскладкой QWERTY). Кстати, клавишу Shift добавили только в 1878 году, до того заглавные буквы располагались на клавиатуре отдельно.
  
  
  
  1867 г.
  

• 37 слайд

  
  Изобретатель Ф.Болдуин (Baldwin) предложил использовать для счетного устройства колесо с переменным числом зубцов. Позже Ф.Болдуин получил в Вашингтоне патент на свое изобретение.
  
  1872 г.
  

• 38 слайд

  1878 г. Русский математик и механик П.Л. Чебышев создает суммирующий аппрат с непрерывной передачей десятков, а в 1881 году - приставку к нему для умножения и деления
  
  1878 г.
  

• 39 слайд

  1880 г. В.Т. Однер создает в России арифмометр.
  Главная особенность детища Однера заключается в применении зубчатых колес с переменным числом зубцов (это колесо носит имя Однера) вместо ступенчатых валиков Лейбница. Оно проще валика конструктивно и имеет меньшие размеры
  1880 г.
  

• 40 слайд

  Феликс
  Предприятие Однера по производству арифмометров после его смерти перешло его наследникам и просуществовало до 1917 г.
  В первой четверти 20-го века счетные аппараты Однера под разными названиями выпускались во всем мире.
  В 1927 г.и нженеры завода им. Дзержинского выпустили в честь десятилетия советской власти первый социалистический арифмометр - "Феликс
  

• 41 слайд

  До 70-х годов 20 века железный "Феликс" успешно служил социалистическому учету, лишь изредка требуя смазки.  (последним их делал курский завод "Счетмаш").
  На нем можно было производитьь все четыре арифметических действия. Вдобавок имелся автоматический контроль: звоночек предупреждал: " на ноль делить нельзя!
  

• 42 слайд

  1890-1900 гг
  Начало 20 века
  Монроис на выставке до 1952 года
  Рекорд 1920-30 гг.
  Зомтрон Германия до 1860-18770 гг.
  Арифмометр Томаса 1871 г. Париж
  

• 43 слайд

  Схема арифмометра
  Арифмометр «Рекорд»
  Россия1920-1230 гг
  1 — ступенчатый валик
  2 — счетная шестеренка
  3 — квадратная ось
  4 — шкала
  5 — цифровой диск
  6 — установочная вилка
  7 — ведущий вал
  8 — коническая передача
  9 — муфта переключения
  

• 44 слайд

  В 1884 году американец Герман Холлерит взял патент на "машину для переписи населения". 
  Изобретение включало перфокарту, два вида перфораторов и сортировальную машину. 
  Идея возникла в тот момент, когда Холлерит обратил внимание на железнодорожного кондуктора, который с помощью ручного компостера заносил в какой-то бланк сведения о пассажирах. Она состояла в том, чтобы представить подлежащие обработке данные отверстиями в фиксированных местах перфокарты и затем либо подсчитать отверстия на всех перфокартах, либо рассортировать перфокарты по тому же принципу. Перфокартные машины сокращали время обработки данных в 4 раза. 
  
  ручной перфоратор Холлерита
  1884 г.
  

• 45 слайд

  1888 г. Герман Холлерит создает особое устройство табулятор, в котором информация нанесенная на перфокарты, расшифровывались электрическим током.Табулятор использовался для обработки результатов переписи населения в США 1890 года, данные вводились с помощью перфокарт. И таким образом статистики умудряются пересчитать 62 млн. человек
  .
  1888 г.
  

• 46 слайд

  Памятник перфокарте
  

• 47 слайд

  Перфоратор, с помощью которого готовились перфокарты
  

• 48 слайд

  транзисторы
  

• 49 слайд

  Платы с полупроводниковыми элементами (ячейки
  памяти) – элементная база компьютеров
  2-го поколения
  Платы с интегральными схемами – элементная база компьютеров
  3-го и 4-го поколений
  

• 50 слайд

  Американской фирмой NCR создана первая ЭВМ на транзисторах
  
  1957 г.