Kriper26

Kriper26

пикабушник
3809 рейтинг 602 комментария 36 постов 13 в "горячем"
14

Поиск базы практики. Программист

Здравствуйте. Я студент-отличник 3-го курса Колледжа информационных технологий (КИТ при КГТУ-КАИ). С 18.05.19 по 21.06.19 у нас будет проходить производственная практика. Собственно я ищу базу для её прохождения (подписать договор нужно до 10 апреля). Пишу на C++. Обучаемость стремится к 100%. В первую очередь ищу опыт реальных разработок. Зарплата не важна, даже если её не будет вообще.

GitHub: https://github.com/CheshireCat26

Почта: nail160306@gmail.com


P.S. Пост без рейтинга, поэтому прошу поднять повыше.

P.P.S Закидываю удочки, куда только можно.

P.P.P.S Казань

12

Как работает IT. Пост 4. ЭВМ

Здравствуйте в этом посте, я расскажу о пути, который прошли электронные вычислительные машины. С момента, когда они весили 27 тонн, до момента, когда они с легкостью помещаются у вас в кармане.


Первым человеком, создавшим первое вычислительную машину с ограниченной возможностью программирования создал немецкий инженер  Конрад Цузе - Z1. Z1 была создана на механической основе, но уже на базе двоичной логики, модель Z1, завершённая в 1938 году, так и не заработала достаточно надёжно из-за недостаточной точности выполнения составных частей. Ввод команд и данных осуществлялся при помощи клавиатуры, а вывод — с помощью маленькой панели на лампочках. Память вычислителя организовывалась при помощи конденсатора.

Как работает IT. Пост 4. ЭВМ Как устроено IT, IT, Эвм, Длиннопост

Репродукция компьютера Zuse Z1 в Музее техники, Берлин


В 1939 году Цузе создал второй вычислитель — Z2, но её планы и фотографии были уничтожены при бомбардировке во время Второй мировой войны, поэтому о ней почти ничего не известно. Z2 работала на реле.


Следующая машина Цузе — Z3 — была завершена в 1941 году. Она была построена на телефонных реле и работала вполне удовлетворительно. Тем самым Z3 стала первым работающим компьютером, управляемым программой. Во многих отношениях Z3 была подобна современным машинам, в ней впервые был представлен ряд новшеств, таких как арифметика с плавающей запятой. Замена сложной в реализации десятичной системы на двоичную сделала машины Цузе более простыми, а значит, и более надёжными: считается, что это одна из причин того, что Цузе преуспел там, где Бэббидж потерпел неудачу.

Как работает IT. Пост 4. ЭВМ Как устроено IT, IT, Эвм, Длиннопост

Воссозданный Z3 в Немецком музее г. Мюнхена


Программы для Z3 хранились на перфорированной плёнке. Условные переходы отсутствовали, но в 1990-х было теоретически доказано, что Z3 является универсальным компьютером (если игнорировать ограничения на размер физической памяти). В двух патентах 1936 года Конрад Цузе упоминал, что машинные команды могут храниться в той же памяти, что и данные — предугадав тем самым то, что позже стало известно как архитектура фон Неймана и было впервые реализовано только в 1949 году в британском EDSAC.


Во время Второй мировой войны Великобритания достигла определённых успехов во взломе зашифрованных немецких переговоров. Код немецкой шифровальной машины «Энигма» был подвергнут анализу с помощью электромеханических машин, которые носили название «бомбы». Такая «бомба» была разработана Аланом Тьюрингом и Гордоном Уэлшманом.

Как работает IT. Пост 4. ЭВМ Как устроено IT, IT, Эвм, Длиннопост

Одна машина Bombe одновременно эмулировала действия нескольких десятков машин Enigma. Каждый из быстро вращающихся барабанов, сфотографированных на макете в музее Bletchley Park, повторял действия роторов Enigma.

Немцы также разработали серию телеграфных шифровальных систем, несколько отличавшихся от «Энигмы». Машина Lorenz SZ 40/42 использовалась для армейской связи высокого уровня. Первые перехваты передач с таких машин были зафиксированы в 1941 году. Для взлома этого кода в обстановке секретности была создана машина «Колосс» (Colossus).

«Колосс» стал первым полностью электронным вычислительным устройством, хотя на нём и нельзя было реализовать любую вычислимую функцию. В «Колоссе» использовалось большое количество электровакуумных ламп, ввод информации выполнялся с перфоленты. Машину можно было настроить на выполнение различных операций булевой логики, но она не являлась тьюринг-полной (означает возможность реализовать на машине любую вычислительную функцию, а значит реализовать любую программу). Помимо Colossus Mk I, было собрано ещё девять моделей Mk II. Информация о существовании этой машины держалась в секрете до 1970-х гг. Уинстон Черчилль лично подписал приказ о разрушении машины на части, не превышающие размером человеческой руки. Из-за своей секретности Colossus не был упомянут во многих трудах по истории компьютеров.

Как работает IT. Пост 4. ЭВМ Как устроено IT, IT, Эвм, Длиннопост

Электронные лампы. На них основывались все электронные схемы в компьютерах.


Американский ENIAC, который часто называют первым электронным компьютером общего назначения, публично доказал применимость электроники для масштабных вычислений. Это стало ключевым моментом в разработке вычислительных машин, прежде всего из-за огромного прироста в скорости вычислений, но также и по причине появившихся возможностей для миниатюризации. Созданная под руководством Джона Мокли и Дж. Преспера Экерта, эта машина была в 1000 раз быстрее, чем все другие машины того времени. Разработка «ЭНИАК» продлилась с 1943 до 1945 года. В то время, когда был предложен данный проект, многие исследователи были убеждены, что среди тысяч хрупких электровакуумных ламп многие будут сгорать настолько часто, что «ЭНИАК» будет слишком много времени простаивать в ремонте, и, тем самым, будет практически бесполезен. Тем не менее, на реальной машине удавалось выполнять несколько тысяч операций в секунду в течение нескольких часов, до очередного сбоя из-за сгоревшей лампы.

Как работает IT. Пост 4. ЭВМ Как устроено IT, IT, Эвм, Длиннопост

ЭНИАК


ЭНИАК весил 27 тонн при этом имел память всего на 20 слов, потреблял 174 кВТ, мог совершать 357 операций умножения или 5000 операций сложения в секунду, тактовая частота - 100 кГЦ.


Вычисления производились в десятичной системе, после тщательного анализа ей было отдано предпочтение перед двоичной системой.

Выход из строя одной лампы, одного конденсатора или резистора означал остановку работы всей машины, всего существовало 1,8 миллиарда различных вариантов отказа в каждую секунду.

До этого человечество не создавало ни один прибор такой сложности и с таким требованием к надёжности. Для того, чтобы вакуумные лампы реже перегорали придумали подавать на них минимальное напряжение — 5,7 вольта вместо номинальных 6,3 вольта[15], а после произведения вычислений ЭНИАК продолжал работать, поддерживая лампы в «тёплом» состоянии, чтобы перепад температуры при охлаждении и накаливании не приводил к их перегоранию.

За неделю сгорало примерно 2-3 лампы, а среднее время работы лампы составляло 2500 часов. Особо высокие требования предъявлялись к отбору радиодеталей и качеству монтажа и пайки. Так инженеры добились того, чтобы ЭНИАК работал минимум 20 часов между поломками — не так много по нынешним меркам, но за каждые 20 часов работы ЭНИАК выполнял месячный объём работы механических вычислителей.

Для перепрограммирования ЭНИАКА, его необходимо было пересобирать.


Теперь о эволюции компьютеров.

Перовое поколение. Компьютеры этого поколения строились на электронных лампах. Они были большими, потребляли большое количество электроэнергии и часто ломались.

Второе поколение.Следующим крупным шагом в истории компьютерной техники стало изобретение транзистора в 1947 году. Они стали заменой хрупким и энергоёмким лампам. Благодаря транзисторам и печатным платам было достигнуто значительное уменьшение размеров и объёмов потребляемой энергии, а также повышение надёжности. Например, IBM 1620 на транзисторах, ставшая заменой IBM 650 на лампах, была размером с письменный стол. Однако компьютеры второго поколения по-прежнему были довольно дороги и поэтому использовались только университетами, правительствами, крупными корпорациями.

Как работает IT. Пост 4. ЭВМ Как устроено IT, IT, Эвм, Длиннопост

Транзисторы.


Третье поколение. Бурный рост использования компьютеров начался с «третьего поколения» вычислительных машин. Начало этому положило изобретение интегральной схемы, которое стало возможным благодаря цепочке открытий, сделанных американскими инженерами в 1958—1959 годах. Они решили три фундаментальные проблемы, препятствовавшие созданию интегральной схемы. В 1964 году был представлен мейнфрейм IBM/360. Эти ЭВМ и её наследники на долгие годы стали фактическим промышленным стандартом для мощных ЭВМ общего назначения. В СССР аналогом IBM/360 были машины серии ЕС ЭВМ.

Как работает IT. Пост 4. ЭВМ Как устроено IT, IT, Эвм, Длиннопост

Интегральные схемы содержат сотни миллионов транзисторов


Четвёртое поколение. В 1969 году сотрудник компании Intel Тэд Хофф предлагает создать центральный процессор на одном кристалле. То есть, вместо множества интегральных микросхем создать одну главную интегральную микросхему, которая должна будет выполнять все арифметические, логические операции и операции управления, записанные в машинном коде. Такое устройство получило название микропроцессор. В 1971 году компания Intel по заказу фирмы Busicom выпускает первый микропроцессор «Intel 4004» для использования в калькуляторе (модель Busicom 141-PF). Появление микропроцессоров позволило создать микрокомпьютеры — небольшие недорогие компьютеры, которые могли себе позволить купить маленькие компании или отдельные люди. В 1980-х годах микрокомпьютеры стали повсеместным явлением.

Как работает IT. Пост 4. ЭВМ Как устроено IT, IT, Эвм, Длиннопост

Микропроцессор


Первый массовый домашний компьютер был разработан Стивом Возняком — одним из основателей компании Apple Computer. Позже Стив Возняк разработал первый массовый персональный компьютер.

Компьютеры на основе микрокомпьютерной архитектуры с возможностями, добавленными от их больших собратьев, сейчас доминируют в большинстве сегментов рынка.

Как работает IT. Пост 4. ЭВМ Как устроено IT, IT, Эвм, Длиннопост

Apple II — первый в мире массовый персональный компьютер производства компании Apple

Как работает IT. Пост 4. ЭВМ Как устроено IT, IT, Эвм, Длиннопост

IBM PC — массовый персональный компьютер производства компании IBM

Показать полностью 9
129

Как устроено IT. Пост 3. Перфокарты

В этом посте я расскажу о истории и принципе работы перфокарт.


Слово перфокарта произошло от двух латинских слов: perforo  - пробиваю  и charta - лист из папируса; бумага. носитель информации из тонкого картона, представляет информацию наличием или отсутствием отверстий в определённых позициях карты. Наиболее широко перфокарты применялись во второй половине XX века для ввода и хранения данных в системах автоматизированной обработки информации. В настоящее время, как и перфолента, практически вытеснены более компактными, быстрыми и удобными полупроводниковыми, магнитными и оптическими носителями.

Как устроено IT. Пост 3. Перфокарты Как устроено IT, IT, Перфокарты, Длиннопост

Cоветский вариант перфокарты IBM, 1980 г.


Перфокарты впервые начали применяться в ткацких станках Жаккарда (1808) для управления узорами на тканях. В информатике перфокарты впервые были применены в «аналитической машине» Бэббиджа и в «интеллектуальных машинах» коллежского советника С. Н. Корсакова (1832), механических устройствах для информационного поиска и классификации записей. В конце XIX в. началось использование перфокарт для обработки результатов переписей населения в США


Существовало много разных форматов перфокарт; наиболее распространённым был «формат IBM», введённый в 1928 г. — 12 строк и 80 колонок, размер карты 187,325 × 82,55 мм. Первоначально углы были острые, а с 1964 г. — скруглённые. Примечательно, что по приблизительным подсчётам, гигабайт информации, представленной в виде перфокарт, весил бы примерно 22 тонны.

Как устроено IT. Пост 3. Перфокарты Как устроено IT, IT, Перфокарты, Длиннопост

Перфокарта, формат IBM

Как устроено IT. Пост 3. Перфокарты Как устроено IT, IT, Перфокарты, Длиннопост

Поздний европейский вариант перфокарты IBM


Компьютеры первого поколения, в 1920-х—1950-х годах, использовали перфокарты в качестве основного носителя при хранении и обработке данных. Затем, в течение 1970-х — начале 1980-х годов, они использовались только для хранения данных и постепенно были замещены магнитными лентами. В настоящее время перфокарты не используются нигде, кроме устаревших систем, однако оставили свой след в компьютерной технике: отображаемый по умолчанию текстовый видеорежим дисплеев подавляющего большинства компьютерных устройств содержит по горизонтали 80 знакомест, ровно столько, сколько их было на стандартной перфокарте. Главным преимуществом перфокарт было удобство манипуляции данными — в любом месте колоды можно было добавить карты, удалить, заменить одни карты другими (то есть фактически выполнять многие функции, позже реализованные в интерактивных текстовых редакторах).


В 2011 году в США всё еще существовала компания Cardamation, поставлявшая перфокарты и устройства для работы с перфокартами. Об использовании перфокарт в современных организациях сообщалось в 1999 и 2012 годах.


А теперь о принципе работы. Перфокарта может считываться в двух режимах: двоичном и текстовом.

При работе с перфокартой в двоичном режиме, каждая ячейка интерпретируется как бит, в значении 0 или 1. Например, если ячейка пробита - 1, иначе 0. Комбинацией 0 и 1, составляются машинные слова. Машинное слово - это какая то команда ЭВМ, на совершение действия. Например команда на сложение двух чисел, или вычитание, на вывод переменной на другую перфокарты или на экран. У разных ЭВМ разная длина машинного слова, например, в системах IBM 701 машинное слово состояло из 36 бит; при записи данных на перфокарты в одной строке пробивок записывалось 2 машинных слова (последние 8 колонок не использовались), всего на одну перфокарту можно было записать 24 машинных слова. То есть 24 команды на перфокарту.

При работе с перфокартами в текстовом режиме каждая колонка обозначает один символ; таким образом, одна перфокарта представляет строку из 80 символов. Допускаются лишь некоторые комбинации пробивок. Наиболее просто кодируются цифры — одной пробивкой в позиции, обозначенной данной цифрой. Буквы и другие символы кодируются несколькими пробивками в одной колонке. Отсутствие пробивок в колонке означает пробел.Для удобства работы с текстовыми данными вдоль верхнего края перфокарты часто печатались те же символы в обычном человекочитаемом виде.

Как устроено IT. Пост 3. Перфокарты Как устроено IT, IT, Перфокарты, Длиннопост

Заполненная перфокарта в текстовом режиме (строка «С*10,05 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АДРЕСА АКТИВНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ПАРАМЕТРА ЗАДАЧИ»)

Как устроено IT. Пост 3. Перфокарты Как устроено IT, IT, Перфокарты, Длиннопост

Различные комбинации перфокарты


Следует заметить, что везде одинаково кодировались только цифры и латинские буквы; в кодировании остальных символов существовали большие различия.


Существую также перфоленты.

Как устроено IT. Пост 3. Перфокарты Как устроено IT, IT, Перфокарты, Длиннопост

Первые перфоленты использовались с середины XIX века в телеграфии, отверстия в них располагались в 5 рядов, для передачи данных использовался код Бодо.


Прообразом перфолент стали перфокарты. Объединенные особым образом перфокарты образовывали ленту, которую можно удобно изменять. Постепенно этот поток поступающих карт с данными эволюционировал в одну «непрерывную карту» или ленту. Первые перфоленты использовались при передаче и хранении телеграмм.

Как устроено IT. Пост 3. Перфокарты Как устроено IT, IT, Перфокарты, Длиннопост

Серия из перфокарт, использовавшихся в ткацких станках Жаккарда

Как устроено IT. Пост 3. Перфокарты Как устроено IT, IT, Перфокарты, Длиннопост

Памятка программиста. (Вычислительный центр института «Энергосетьпроект»), 1960-е годы. Машинный код «Минск-22»: код перфоленты и значение кода.


С середины XX века перфоленты стали использоваться в качестве носителя информации для первых электромеханических вычислительных машин. Во одном из первых таких устройств, Марке I, использовались перфоленты с разрядностью в 24 бита.


В середине ленты идёт дорожка с более мелкой перфорацией, так называемая «транспортная дорожка». Она служит для перемещения ленты с помощью зубчатого колеса.

Как устроено IT. Пост 3. Перфокарты Как устроено IT, IT, Перфокарты, Длиннопост

Слово «Wikipedia», записанное на перфоленте

Как устроено IT. Пост 3. Перфокарты Как устроено IT, IT, Перфокарты, Длиннопост

Перфолента для компьютера Марк I, содержащая отметки объёма программы

Показать полностью 9
13

Как устроено IT. Пост 2. АВМ - аналоговая вычислительная машина.

Здравствуйте, представляю вашему внимаю третий пост из серии "О том как устроено IT". Но сначала пару новостей. Во-первых, серия из  "О том как устроено IT" переименована в "Как устроено IT", это связано со второй новостью. Во-вторых, появился тег "Как устроено IT", можете подписаться на него, для того чтобы видеть посты этой серии. С предисловием на этом все приятного чтения.


Аналоговая вычислительная машина - это вычислительная машина, которая представляет числовые данные при помощи аналоговых физических параметров (скорость, длина, напряжение, сила тока, давление), в чём и состоит его главное отличие от цифровой ЭВМ (электронная вычислительная машина).

Как устроено IT. Пост 2. АВМ - аналоговая вычислительная машина. Как устроено IT, IT, АВМ, Длиннопост

Пример АВМ


Другим принципиальным отличием является отсутствие у АВМ хранимой программы, под управлением которой с помощью одной и той же вычислительной машины можно решать разнообразные задачи. Решаемая задача (класс задач) жёстко определяется внутренним устройством АВМ и выполненными настройками (соединениями, установленными модулями, клапанами и т. п.). Даже для универсальных АВМ для решения новой задачи требовалась перестройка внутренней структуры устройства.


При работе аналоговый компьютер имитирует процесс вычисления, при этом характеристики, представляющие цифровые данные, в ходе времени постоянно меняются.

Результатом работы аналогового компьютера являются либо графики, изображённые на бумаге или на экране осциллографа, либо электрический сигнал, который используется для контроля процесса или работы механизма.

Эти компьютеры идеально приспособлены для осуществления автоматического контроля над производственными процессами, потому что они моментально реагируют на различные изменения во входных данных. Такого рода компьютеры широко используются в научных исследованиях. Например, в таких науках, в которых недорогие электрические или механические устройства способны имитировать изучаемые ситуации.

В ряде случаев с помощью аналоговых компьютеров возможно решать задачи, меньше заботясь о точности вычислений, чем при написании программы для цифровой ЭВМ. Например, для электронных аналоговых компьютеров без проблем реализуются задачи, требующие решения дифференциальных уравнений, интегрирования или дифференцирования. Для каждой из этих операций применяются специализированные схемы и узлы, обычно с применением операционных усилителей. Также интегрирование легко реализуется и на гидравлических аналоговых машинах.


Аналоговые электронные компьютеры основываются на задании физических характеристик их составляющих. Обычно это делается методом включения-исключения некоторых элементов из цепей, которые соединяют эти элементы проводами, и изменением параметров переменных сопротивлений, ёмкостей и индуктивностей в цепях.

Автомобильная автоматическая трансмиссия является примером гидромеханического аналогового компьютера, в котором при изменении вращающего момента жидкость в гидроприводе меняет давление, что позволяет получить необходимый конечный коэффициент передачи.

До появления мощной и надёжной цифровой аппаратуры аналоговые вычислители широко применялись в авиационной и ракетной технике, для оперативной обработки различной информации и последующего формирования сигналов управления в автопилотах и различных более сложных системах автоматического управления полётом, или другими специализированными процессами.

Помимо технических применений (автоматические трансмиссии, музыкальные синтезаторы), аналоговые компьютеры используются для решения специфических вычислительных задач практического характера. Например, кулачковый механический аналоговый компьютер, изображённый на фото, применялся в паровозостроении для аппроксимации кривых 4 порядка с помощью преобразований Фурье.

Как устроено IT. Пост 2. АВМ - аналоговая вычислительная машина. Как устроено IT, IT, АВМ, Длиннопост

Механические компьютеры использовались в первых космических полётах и выводили информацию с помощью смещения индикатора поверхностей.


В военной технике исторически выработалось ещё одно название аналоговых вычислительных устройств для управления огнём артиллерии, высотного бомбометания и других военных задач, требующих сложных вычислений — это счётно-решающий прибор. Примером может служить прибор управления зенитным огнём.

Аналоговая техника интересна для военных двумя чертами: она крайне быстра, и в условиях помех работоспособность машины восстановится, как только помеха пропадёт.

Сейчас аналоговые компьютеры в основном уступили своё место цифровым технологиям.


Мозг человека — самое мощное и эффективное «аналоговое устройство» из существующих. И хотя передача нервных импульсов происходит за счет дискретных сигналов, информация в нервной системе не представлена в цифровом виде. Нейрокомпьютеры — аналоговые, гибридные компьютеры (модели, реализованные на цифровых ЭВМ), построенные на элементах, которые работают аналогично клеткам мозга.


АВМ механическая

Аналоговая вычислительная машина, в которой машинные переменные воспроизводятся механическими перемещениями. При решении задач на АВМ данного типа необходимо, кроме масштабирования переменных, производить силовой расчет конструкции и расчет мертвых ходов. Достоинствами механических АВМ являются высокая надежность и обратимость, позволяющая воспроизводить прямые и обратные математические операции. Недостатки АВМ такого типа — высокая стоимость, сложность изготовления, большие габариты и вес, а также низкий коэффициент эффективности использования отдельных вычислительных блоков. Механические АВМ применяют при построении высоконадежных вычислительных устройств.

Как устроено IT. Пост 2. АВМ - аналоговая вычислительная машина. Как устроено IT, IT, АВМ, Длиннопост

АВМ пневматическая

Аналоговая вычислительная машина, в которой переменные представлены в виде величин давления воздуха (газа) в различных точках специально построенной сети. Элементами такой АВМ являются дроссели, ёмкости и мембраны. Дроссели играют роль сопротивлений, могут быть постоянными, переменными, нелинейными и регулируемыми. Пневматические ёмкости представляют собой глухие или проточные камеры, давление в которых вследствие сжимаемости воздуха растет по мере их наполнения. Мембраны используются для преобразования давления воздуха.

В 1960-х годах разрабатывались для получения средства дискретных вычислений с высокой радиационной стойкостью. Были разработаны элементы, выполняющие основные логические операции и элементы памяти без механических подвижных элементов.

Такие элементы очень долговечны, поскольку в них практически отсутствуют подвижные части, и, как следствие, нечему ломаться. В случае засорения каналов логические матрицы легко разбираются и промываются. Работает пневмокомпьютер от промышленной пневмосети.

Сейчас пневмокомпьютеры используются в отраслях промышленности, где требуется повышенная вибрационная стойкость, работоспособность в очень широком диапазоне температур или требуется управление пневматическими силовыми устройствами. В последнем случае устраняется необходимость в преобразователях электрического сигнала в перемещение. Это — роботы и автоматика, работающие в металлургии, в горнорудной промышленности. Известны случаи управления элементами авиационных двигателей, автоматикой ракетных систем, силовыми приводами вертолетов и самолетов. Существует также целая категория производств, агрегатов и установок, где применение электричества, даже самых низких напряжений, очень нежелательно. Это химия органических соединений, нефтеперегонные заводы, подземная добыча угля и руды. Они широко используют пневматическую автоматику.


Гидравлические АВМ

В. С. Лукьянов в 1934 году предложил принцип гидравлических аналогий и в 1936 году реализовал первый «гидравлический интегратор» — устройство, предназначенное для решения дифференциальных уравнений, действие которого основано на протекании воды. В дальнейшем подобные устройства применялись в десятках организаций и использовались до середины 1980-х годов

Как устроено IT. Пост 2. АВМ - аналоговая вычислительная машина. Как устроено IT, IT, АВМ, Длиннопост

Трехмерный экспериментальный гидроинтегратор Лукьянова


Первые экземпляры были скорее экспериментальными, были сделаны из жести и стеклянных трубок, и каждый мог использоваться для решения только одной задачи. В 1941 году Лукьяновым был создан гидравлический интегратор модульной конструкции, который позволял собрать машину для решения разнообразных задач. В 1949 году Уильям Филлипс создал гидравлический компьютер MONIAC.

В настоящее время два гидроинтегратора Лукьянова хранятся в Политехническом музее.

Как устроено IT. Пост 2. АВМ - аналоговая вычислительная машина. Как устроено IT, IT, АВМ, Длиннопост

MONIAC


MONIAC был аналоговым компьютером, который использовал флюидику (струйную логику) для моделирования процессов экономики. Название MONIAC, видимо, появилось по ассоциации с ENIAC (одной из первых ЭВМ) и англ. money

Сам компьютер состоял из ряда прозрачных пластиковых емкостей и труб, которые крепились к деревянной доске. Каждый бак представлял какой-либо аспект национальной экономики Великобритании. Денежный поток демонстрировался цветной водой. В верхней части доски был большой резервуар, который назывался казной. Вода (представляющая деньги) протекала из казны в другие резервуары, представляющие различные способы расхода денег. Например, были баки, которые «отвечали» за здравоохранение и образование. Для увеличения расходов на здравоохранение следовало открыть кран для слива воды из казны в бак, который «олицетворял» расходы на здравоохранение. Далее вода текла в другие баки, представляющие другие взаимодействия в экономике. Вода могла закачиваться обратно в казну из некоторых баков, представлявших налоги. Изменения налоговых ставок были смоделированы путём увеличения или уменьшения мощности насоса.

С помощью тех же принципов моделировались сбережения и доход от инвестиций. Расход воды автоматически контролировался через серию поплавков, противовесов, электродов и проводов. Когда уровень воды в баке достигал определенного уровня, включались соответствующие насосы.

К своему удивлению, создатели обнаружили, что MONIAC можно откалибровать с точностью до ± 2 %.

Поток воды между емкостями определялся экономическими принципами и настройкой параметров. Экономические показатели (например, налоговые ставки и инвестиционный курс) вводились установкой клапанов, которые контролировали поток воды в компьютере. Оператор мог экспериментировать с различными настройками и наблюдать за их влиянием на модель. Благодаря своей способности моделировать тонкое взаимодействие целого ряда параметров, MONIAC стал весьма мощным инструментом для своего времени.

Если подбор параметров приводил к «жизнеспособной экономике», то состояние компьютера стабилизировалось, и можно было получить результаты подсчётов.

MONIAC предназначался для использования в качестве учебного пособия, но оказался эффективным и в качестве экономического симулятора. Во время создания MONIAC ещё не было цифровых компьютеров, которые могли бы осуществлять сложное экономическое моделирование. Использование нескольких существовавших в 1949 году компьютеров было ограничено государственными и военными нуждами. Кроме того, у них не было достаточных возможностей визуального отображения, и они не могли иллюстрировать работу сложных моделей. Наблюдая за работой MONIAC, студенты могли гораздо проще понять взаимосвязанные процессы в экономике. Судя по списку организаций, которые приобрели этот компьютер, MONIAC использовался и как учебное пособие, и как симулятор.


Электрические АВМ

Это аналоговые вычислительные машины, в которых переменные представляются электрическим напряжением постоянного тока. Получили широкое распространение в связи с высокой надёжностью, быстродействием, удобством управления и получения результатов.

Как устроено IT. Пост 2. АВМ - аналоговая вычислительная машина. Как устроено IT, IT, АВМ, Длиннопост

Теперь о представителя данного класса ВМ.


FERMIAC

FERMIAC или Тележка Монте-Карло — аналоговый компьютер, изобретённый физиком Энрико Ферми для изучения перемещения нейтронов.

FERMIAC использует Метод Монте-Карло для моделирования переноса нейтронов в различных типах ядерных систем. С учетом начального распределения нейтронов, целью процесса является создание многочисленных «родословных нейтронов», или моделей поведения отдельных нейтронов, в том числе каждого столкновения, рассеяния и деления.

Как устроено IT. Пост 2. АВМ - аналоговая вычислительная машина. Как устроено IT, IT, АВМ, Длиннопост

FERMIAC


Итератор

Специализированная АВМ, предназначенная для решения линейных краевых задач систем линейных дифференциальных уравнений. Разработана в Институте кибернетики АН УССР в 1962 году.

Как устроено IT. Пост 2. АВМ - аналоговая вычислительная машина. Как устроено IT, IT, АВМ, Длиннопост

Итератор


МН

Семейство аналоговых вычислительных машин. Название является аббревиатурой слов «модель нелинейная». Были предназначены для решения задач Коши для обыкновенных дифференциальных уравнений.

Как устроено IT. Пост 2. АВМ - аналоговая вычислительная машина. Как устроено IT, IT, АВМ, Длиннопост

МН-14

Показать полностью 8
50

О том как устроено IT. Пост 1. Механические вычислительные устройства. 

Итак, пилот нашел своего читателя поэтому продолжаем. В этом посте расскажу про различные механический вычислительные  устройства.


Самое древнее известное механическое устройство - Антикитерский механизм. Поднятое в 1901 году с древнего судна. Остатки судна и его груз обнаружены греческим водолазом 4 апреля 1900 года недалеко от греческого острова Антикитера. Механизм датируется приблизительно 100 годом до н. э., по другим источникам 150 года до н. э. или 205 года до н. э. Хранится в Национальном археологическом музее в Афинах.

О том как устроено IT. Пост 1. Механические  вычислительные устройства.  IT, Механизм, Длиннопост, Как устроено IT

Антикитерский механизм (Фрагмент A — спереди)

О том как устроено IT. Пост 1. Механические  вычислительные устройства.  IT, Механизм, Длиннопост, Как устроено IT

Антикитерский механизм (Фрагмент A — сзади)


Механизм содержал не менее 30 бронзовых шестерён в прямоугольном деревянном корпусе, на бронзовых передней и задней панелях которого были размещены циферблаты со стрелками. Две прямоугольные бронзовые защитные пластины прикрывали переднюю и заднюю панель. Ориентировочные размеры в сборе 31,5×17×6 см.

Механизм использовался для расчёта движения небесных тел и позволял узнать дату 42 астрономических событий; для вычисления лунных фаз использовалась дифференциальная передача, изобретение которой исследователи долгое время относили не ранее чем к XVI веку. Впрочем, с уходом античности навыки создания таких устройств были позабыты; потребовалось около полутора тысяч лет, чтобы люди вновь научились создавать похожие по сложности механизмы. С помощью специально разработанной компьютерной программы определено что устройство было сделано в полосе северной широты 33,3-37. Oстров Родос (36,4 с.ш.) и Сиракузы (37,1 с.ш.) часто предлагаются в качестве мест, где изготовлен или применялся антикитерский механизм.

Устройства, аналогичные антикитерскому механизму, упоминаются более чем в дюжине литературных произведений, которые написаны с 300 года до н. э. по 500 год н. э.

Первые исследования механизма проводились с 1902 по 1910 и с 1925 по 1930 годы. Уже в ходе первых осмотров прибора стало ясно, что астролябия, как некоторые изначально называли этот сложный прибор, была гораздо более продвинутой, чем любые известные астролябии. Редиадис, Радос и Теофанидис (все — греческие военно-морские офицеры и адмиралы) написали ряд статей на эту тему с 1903 по 1930 годы. Теофанидис сконструировал первую бронзовую модель астрономических часов, которые показывали некоторые из планет. Но более серьёзные результаты были получены с помощью рентгеновских исследований Прайсом в 1951—1978 годах.


В 1623 году Вильгельм Шиккард изобрел «Считающие часы» — первый арифмометр, умевший выполнять четыре арифметических действия. Считающими часами устройство было названо потому, что, как и в настоящих часах, работа механизма была основана на использовании звёздочек и шестерёнок. Это изобретение нашло практическое использование в руках друга Шиккарда, философа и астронома Иоганна Кеплера.

За

О том как устроено IT. Пост 1. Механические  вычислительные устройства.  IT, Механизм, Длиннопост, Как устроено IT

За Считающими часами последовали машины Блеза Паскаля («Паскалина», 1642 г.) и Готфрида Вильгельма Лейбница — арифмометр Лейбница.


Суммирующая машина Паскаля. Француз Блез Паскаль начал создавать суммирующую машину «Паскалину» в 1642 году в возрасте 19 лет, наблюдая за работой своего отца, который был сборщиком налогов и часто выполнял долгие и утомительные расчёты.

Машина Паскаля представляла собой механическое устройство в виде ящичка с многочисленными связанными одна с другой шестерёнками.

О том как устроено IT. Пост 1. Механические  вычислительные устройства.  IT, Механизм, Длиннопост, Как устроено IT

Складываемые числа вводились в машину при помощи соответствующего поворота наборных колёсиков. На каждое из этих колёсиков, соответствовавших одному десятичному разряду числа, были нанесены деления от 0 до 9. При вводе числа колесики прокручивались до соответствующей цифры. Совершив полный оборот, избыток над цифрой 9 колёсико переносило на соседний разряд, сдвигая соседнее колесо на 1 позицию. Ответ появлялся в верхней части металлического корпуса.

Несмотря на преимущества автоматических вычислений, использование десятичной машины для финансовых расчётов в рамках действовавшей в то время во Франции денежной системы было затруднительным. Расчёты велись в ливрах, су и денье. В ливре насчитывалось 20 су, в су — 12 денье. Использование десятичной системы в недесятичных финансовых расчётах усложняло и без того нелёгкий процесс вычислений. Тем не менее примерно за 10 лет Паскаль построил около 50 и даже сумел продать около дюжины вариантов своей машины. Несмотря на вызываемый ею всеобщий восторг, машина не принесла богатства своему создателю. Сложность и высокая стоимость машины в сочетании с небольшими вычислительными способностями служили препятствием её широкому распространению. Тем не менее, заложенный в основу «Паскалины» принцип связанных колёс почти на три столетия стал основой для большинства создаваемых вычислительных устройств.


Схему подобного арифмометру механизма нарисовал Леонардо да Винчи. Это устройство датируется 1500 годом и представляет собой 13-разрядную суммирующую машину на десятизубых колёсах. Однако в своё время идеи Леонардо никакого распространения не получили.


Арифмометр Лейбница. Идея создания машины, выполняющей вычисления, появилась у выдающегося немецкого математика и философа Готфрида Вильгельма Лейбница после его знакомства с голландским математиком и астрономом Христианом Гюйгенсом. Огромное количество вычислений, которое приходилось делать астроному, навело Лейбница на мысль о создании механического устройства, которое могло бы облегчить такие расчёты («Поскольку это недостойно таких замечательных людей, подобно рабам, терять время на вычислительную работу, которую можно было бы доверить кому угодно при использовании машины»).


Арифмометр был создан Лейбницем в 1673 году. Сложение чисел выполнялось в десятичной системе счисления при помощи связанных друг с другом колёс, так же как на вычислительной машине  Блеза Паскаля. Добавленная в конструкцию движущаяся часть и специальная рукоятка, позволявшая крутить ступенчатое колесо (в последующих вариантах машины — цилиндры), позволяли ускорить повторяющиеся операции сложения, при помощи которых выполнялось деление и перемножение чисел. Необходимое число повторных сложений выполнялось автоматически.

О том как устроено IT. Пост 1. Механические  вычислительные устройства.  IT, Механизм, Длиннопост, Как устроено IT

Копия арифмометра Лейбница в Немецком музее.


Были построены два прототипа, до сегодняшнего дня только один сохранился в Национальной библиотеке Нижней Саксонии в Ганновере, Германия. Несколько поздних копий находятся в музеях Германии, например, один в Немецком музее в Мюнхене.

Несмотря на недостатки арифмометра Лейбница, он дал изобретателям арифмометров новые возможности. Привод, изобретённый Лейбницем — шагающий цилиндр или колесо Лейбница — использовался во многих вычислительных машинах на протяжении 300 лет, до 1970-х годов.

Лейбниц также описал двоичную систему счисления — один из ключевых принципов построения всех современных компьютеров. Однако, вплоть до 1940-х многие последующие разработки были основаны на более сложной в реализации десятичной системе.


В 1820 году Шарль Ксавье Тома де Кольмар создал первое серийно выпускавшееся механическое счётное устройство — арифмометр Томаса, который мог складывать, вычитать, умножать и делить. В основном, он был основан на работе Лейбница.


В 1845 году Израиль Штаффель представил счётную машину, которая кроме четырёх арифметических действий могла извлекать квадратные корни. Арифмометры, считающие десятичные числа, использовались до 1970-х.

Вычислительная машина Штаффеля. Ни один экземпляр машины не сохранился до XXI века. Её конструкция известна только по историческим источникам, в основном, это статьи для прессы, отчёты и решения жюри c выставок, на которых демонстрировалась машина.

О том как устроено IT. Пост 1. Механические  вычислительные устройства.  IT, Механизм, Длиннопост, Как устроено IT

Создатель машины, Израиль Авраам Штаффель, был жителем Варшавы, по профессии — часовщик. Штаффель вырос в бедной еврейской семье и не имел доступа к научным публикациям, рассказывающих о последних изобретениях Западной Европы. Выучил польский язык, что позволило ему читать научно-технические публикации по механике, издаваемые в Царстве Польском. Неизвестно, было ли ему известно о счётных машинах других варшавских изобретателей, Авраама Штерна или Хаима Слонимского, и поэтому невозможно достоверно утверждать, как те повлияли на сконструированное им устройство. Штаффель не был знаком с конструкцией арифмометра де Кольмара или других счётных машин, созданных в Западной Европе. В связи с этим следует предположить, что построенная им машина была его собственным изобретением, мало похожей на разработанные ранее вычислительные устройства. Штаффель начал строить машину в 1835 году и закончил работы через 10 лет. Впервые он продемонстрировал машину публике в 1845 году. Позже Штаффель представил ещё несколько моделей машины, содержащих различные усовершенствования. В 1845 году на промышленной выставке в Варшаве Израиль Авраам Штаффель был награждён серебряной медалью. В комитет, присуждающий медаль. В описании машины отмечалось значительное снижение времени, необходимого на выполнение вычислений по сравнению с ручными расчётами на бумаге.

В том же 1845 году Штаффель ознакомил с машиной министра народного просвещения, президента Петербургской академии наук Уварова, когда тот был в Варшаве, Уваров обещал ему содействие. После получения Штаффелем серебряной медали на выставке наместник Царства Польского Паскевич, князь Варшавский, выдал ему 150 рублей на поездку в Санкт-Петербург для представления машины в академии наук.В 1846 году Уваров поручил академии исследовать машину. По результатам исследования она получила широкое признание среди членов академии.  В 1851 году машина вместе с некоторыми другими устройствами Штаффеля была представлена на Всемирной выставке в Лондоне. Машина Штаффеля получила серебряную медаль и была признана лучшей из вычислительных машин, участвовавших в выставке.

Механизм машины был основан на колесе Лейбница.


В 1804 году Жозеф Мари Жаккар разработал ткацкий станок, в котором вышиваемый узор определялся перфокартами. Серия карт могла быть заменена, и смена узора не требовала изменений в механике станка. Это было важной вехой в истории программирования.

О том как устроено IT. Пост 1. Механические  вычислительные устройства.  IT, Механизм, Длиннопост, Как устроено IT

Перфокарточная система музыкального автомата


В 1832 году Семен Корсаков применил перфорированные карты в конструкции разработанных им «интеллектуальных машин», механических устройств для информационного поиска, являющихся прообразами современных баз данных и, в какой-то степени, — экспертных систем. С. Н. Корсаков является пионером русской кибернетики. Основное стремление С. Н. Корсакова — усиление возможностей разума посредством разработки научных методов и специальных устройств. В первой половине XIX века он изобрел и сконструировал ряд действующих механических устройств, функционирующих на основе перфорированных таблиц и предназначенных для задач информационного поиска и классификации.

Гомеоскоп прямолинейный с неподвижными частями. Он представляет собой наиболее простое из всех устройств Корсакова. Пользуясь им, можно найти среди большого числа записей, отображённых в гомеоскопической перфорированной таблице, ту, которая содержит все признаки другой заданной записи.

О том как устроено IT. Пост 1. Механические  вычислительные устройства.  IT, Механизм, Длиннопост, Как устроено IT

Гомеоскопы прямолинейные


Гомеоскоп прямолинейный с подвижными частями.  Он может указывать то же самое, что и гомеоскоп прямолинейный с неподвижными частями, и в дополнение к этому он находит и отделяет из заданной записи все те признаки, которые соответствуют (или не соответствуют) аналогичным признакам других записей в таблице.


Плоский гомеоскоп. Плоский гомеоскоп аналогично указывает соответствия, имеющиеся у сравниваемых между собой записей, число признаков которых может достигать многих тысяч. С. Н. Корсаков утверждает, что число признаков можно довести до одного миллиона, используя, так называемые, градуированные стержни. В целом плоский гомеоскоп позиционируется Корсаковым как устройство для обработки больших массивов данных.

О том как устроено IT. Пост 1. Механические  вычислительные устройства.  IT, Механизм, Длиннопост, Как устроено IT

Плоский гомеоскоп


Идеоскоп представляет наиболее «хитроумное» из всех пяти устройств, предложенных С. Н. Корсаковым. Идеоскоп одновременно позволяет выполнить исчисление следующих значений:


множество вообще возможных признаков, но отсутствующих в заданной и сравниваемой записях

множество признаков заданной записи, но которых нет в сравниваемой записи из идеоскопической таблицы

множество общих признаков для заданной и сравниваемой записей

множество общих наиболее важных признаков

множество наиболее важных признаков сравниваемой записи из таблицы, но которые отсутствуют в заданной записи

множество признаков сравниваемой записи из таблицы, которые отсутствуют в заданной записи.

О том как устроено IT. Пост 1. Механические  вычислительные устройства.  IT, Механизм, Длиннопост, Как устроено IT

Идеоскоп.


Простой компаратор. Компаратор определяет те же операции с множествами, что и идеоскоп. Преимущество компаратора заключается в том, что признаки сравниваемых идей можно задать непосредственно (динамически) перед началом сравнения, не требуется заранее подготавливать и использовать перфорированные таблицы. Ограничение состоит в том, что за один раз возможно сравнение только двух идей.

О том как устроено IT. Пост 1. Механические  вычислительные устройства.  IT, Механизм, Длиннопост, Как устроено IT

Простой компаратор


В целом, изобретенные С. Н. Корсаковым машины позволяют быстро находить, сравнивать и классифицировать множества информационных записей (идей) по набору многочисленных признаков (деталей). C. Н. Корсаков позиционирует свои машины как усиливающие человеческий разум для одновременного охвата большого количества объектов и их сравнения по множеству признаков. Для реализации своих машин С. Н. Корсаков по существу впервые применил перфорированные карты в информатике. В работах С. Н. Корсакова содержится целый ряд новых для того времени идей, как то: многокритериальный поиск с учетом относительной степени важности различных критериев, способ обработки больших массивов данных, предтеча современных экспертных систем, и даже попытка определить понятие алгоритма.

С. Н. Корсаков предпринял два шага к продвижению своих изобретений. В 1832 г. им была издана брошюра «Начертание нового способа исследования при помощи машин, сравнивающих идеи». По традиции того времени, брошюра была написана на французском языке. В том же году С. Н. Корсаков предпринимает попытку представить свои изобретения на суд Императорской Академии наук в Санкт-Петербурге. Однако С. Н. Корсакову не повезло. Изобретения его не были в должной мере оценены современниками и не получили официальной поддержки. Заключение комиссии содержало ироническое замечание: «Г-н Корсаков потратил слишком много разума на то, чтобы научить других обходиться без разума».


В 1838 году Чарльз Бэббидж перешёл от разработки Разностной машины к проектированию более сложной аналитической машины, принципы программирования которой напрямую восходят к перфокартам Жаккара.

Разностная машина Чарльза Бэббиджа. Предназначен для автоматизации вычислений путём аппроксимации функций многочленами и вычисления конечных разностей. Возможность приближённого представления в многочленах логарифмов и тригонометрических функций позволяет рассматривать эту машину как довольно универсальный вычислительный прибор.

Первая идея разностной машины была выдвинута немецким инженером Иоганном Мюллером в книге, изданной в 1788 году. Беббидж был знаком со статьёй Мюллера в переводе Джона Гершеля, но поскольку дата перевода неизвестна - было ли это до постройки Беббиджем машины или уже после, то остаётся неизвестным, находился ли Беббидж под влиянием работ Мюллера.

В  1822 году Бэббиджем была построена модель разностной машины, состоящая из валиков и шестерней, вращаемых вручную при помощи специального рычага. Заручившись поддержкой Королевского общества, посчитавшего его работу «в высшей степени достойной общественной поддержки», Бэббидж обратился к правительству Великобритании с просьбой о финансировании полномасштабной разработки. В 1823 году правительство Великобритании предоставило ему субсидию в размере 1500 фунтов стерлингов (общая сумма правительственных субсидий, полученных Бэббиджем на реализацию проекта, составила в конечном счёте 17 000 фунтов стерлингов). Разрабатывая машину, Бэббидж и не представлял всех трудностей, связанных с её реализацией, и не только не уложился в обещанные три года, но и спустя девять лет вынужден был приостановить свою работу. Однако часть машины все же начала функционировать и производила вычисления даже с большей точностью, чем ожидалось. Конструкция разностной машины основывалась на использовании десятичной системы счисления. Механизм приводился в действие специальными рукоятками. Когда финансирование создания разностной машины прекратилось, Бэббидж занялся проектированием гораздо более общей аналитической машины, но затем всё-таки вернулся к первоначальной разработке. Улучшенный проект, над которым он работал между 1847 и 1849 годами, носил название «Разностная машина № 2».

О том как устроено IT. Пост 1. Механические  вычислительные устройства.  IT, Механизм, Длиннопост, Как устроено IT

Копия разностной машины в лондонском Музее науки


Несмотря на неудачу с разностной машиной, Бэббидж в 1833 году задумался о создании программируемой вычислительной машины, которую он назвал аналитической (прообраз современного компьютера). В отличие от разностной машины, аналитическая машина позволяла решать более широкий ряд задач. Именно эта машина стала делом его жизни и принесла посмертную славу. Он предполагал, что построение новой машины потребует меньше времени и средств, чем доработка разностной машины, так как она должна была состоять из более простых механических элементов. С 1834 года Бэббидж начал проектировать аналитическую машину.

Архитектура современного компьютера во многом схожа с архитектурой аналитической машины. В аналитической машине Бэббидж предусмотрел следующие части: склад (store), фабрика или мельница (mill), управляющий элемент (control) и устройства ввода-вывода информации.Склад предназначался для хранения как значений переменных, с которыми производятся операции, так и результатов операций. В современной терминологии это называется памятью. Мельница (арифметико-логическое устройство, часть современного процессора) должна была производить операции над переменными, а также хранить в регистрах значение переменных, с которыми в данный момент осуществляет операцию. Третье устройство, которому Бэббидж не дал названия, осуществляло управление последовательностью операций, помещением переменных в склад и извлечением их из склада, а также выводом результатов. Оно считывало последовательность операций и переменные с перфокарт. Перфокарты были двух видов: операционные карты и карты переменных. Из операционных карт можно было составить библиотеку функций. Кроме того, по замыслу Бэббиджа, Аналитическая машина должна была содержать устройство печати и устройство вывода результатов на перфокарты для последующего использования.

Бэббидж разрабатывал конструкцию аналитической машины в одиночку. Он часто посещал промышленные выставки, где были представлены различные новинки науки и техники. Именно там состоялось его знакомство с Адой Августой Лавлейс , которая стала его очень близким другом, помощником и единственным единомышленником. В 1840 году Бэббидж ездил по приглашению итальянских математиков в Турин, где читал лекции о своей машине. Луиджи Менабреа, преподаватель туринской артиллерийской академии, создал и опубликовал конспект лекций на французском языке. Позже Ада Лавлейс перевела эти лекции на английский язык, дополнив их комментариями по объёму превосходящими исходный текст. В комментариях Ада сделала описание ЦВМ и инструкции по программированию к ней. Это были первые в мире программы. Именно поэтому Аду Лавлейс справедливо называют первым программистом. Однако, аналитическая машина так и не была закончена. Вот, что писал Бэббидж в 1851 году: «Все разработки, связанные с Аналитической машиной, выполнены за мой счёт. Я провёл целый ряд экспериментов и дошёл до черты, за которой моих возможностей не хватает. В связи с этим я вынужден отказаться от дальнейшей работы». Несмотря на то, что Бэббидж подробно описал конструкцию аналитической машины и принципы её работы, она так и не была построена при его жизни. Причин этому было много, но основными стали полное отсутствие финансирования проекта по созданию аналитической машины и низкий уровень технологий того времени. Бэббидж не стал в этот раз просить помощи у правительства, так как понимал, что после неудачи с разностной машиной ему всё равно откажут.

Только после смерти Чарлза Бэббиджа его сын, Генри Бэббидж, продолжил начатое отцом дело. В 1888 году Генри сумел построить по чертежам отца центральный узел аналитической машины. А в 1906 году Генри совместно с фирмой Монро построил действующую модель аналитической машины, включающую арифметическое устройство и устройство для печатания результатов. Машина Бэббиджа оказалась работоспособной.

В 1864 году Чарлз Бэббидж написал: «Пройдёт, вероятно, полстолетия, прежде чем люди убедятся, что без тех средств, которые я оставляю после себя, нельзя будет обойтись». В своём предположении он ошибся на 30 лет. Только через 80 лет после этого высказывания была построена машина МАРК-I, которую назвали «осуществлённой мечтой Бэббиджа». Архитектура МАРК-I была очень схожа с архитектурой аналитической машины. Говард Эйкен на самом деле серьёзно изучал публикации Бэббиджа и Ады Лавлейс перед созданием своей машины, причём его машина идеологически незначительно ушла вперёд по сравнению с недостроенной аналитической машиной. Производительность МАРК-I оказалась всего в десять раз выше, чем расчётная скорость работы аналитической машины.


В 1948 году появился Curta — небольшой арифмометр, который можно было держать в одной руке. В 1950-х — 1960-х годах на западном рынке появилось несколько марок подобных устройств.

О том как устроено IT. Пост 1. Механические  вычислительные устройства.  IT, Механизм, Длиннопост, Как устроено IT
Показать полностью 11
32

О том как устроено IT. Пилот. Не механические  вычислительные приспособления. 

Здравствуйте, мне очень интересно как устроены информационные технологии, компьютеры, интернет и так далее. Лень-матушка не позволяет мне всё это изучать, поэтому я решил создать эту серию постов. Если вам понравится, то пропажу постов вы не допустите.

Вычисления преследуют людей повсеместно. Нужно считать деньги, одежду, карандаши и т.д. В прошлом считать также было необходимо и если на первых сначала и можно было обойтись пальцами, камнями или палками то с развитием общества этого стало не хватать.

Первым приспособлением для счета, скорее всего, является счетная доска. Она появилась за несколько тысяч лет до нашей эры в Китае. Вычисления на ней вились с помощью палочек, различные комбинации из которых обозначали числа. Для нуля особого обозначения не было. Вместо него оставляли пропуск - пустое место.

О том как устроено IT. Пилот. Не механические  вычислительные приспособления.  Информационные технолигии, IT, Счетные палочки, Палочки непера, Логарифмическая линейка, Длиннопост

На счетное доске производилось сложение, вычитание, умножение и деление.

Развитие счетные палочки получили в финикийских глиняных фигурках, которые также были предназначены для наглядного представления количества считаемых предметов. Такими приспособлениями, похоже, использовались торговцы и счетоводы того времени.



Наиболее востребованной оказалась необходимость определять количество предметов, используемых в меновой торговле. Одним из самых простых решений было использование весового эквивалента меняемого предмета, что не требовало точного пересчёта количества его составляющих. Для этих целей использовались простейшие балансировочные весы, которые стали одним из первых устройств для количественного определения массы.

О том как устроено IT. Пилот. Не механические  вычислительные приспособления.  Информационные технолигии, IT, Счетные палочки, Палочки непера, Логарифмическая линейка, Длиннопост

Первые найденные археологами образцы весов относятся к V тысячелетию до н. э., применялись они в Месопотамии. Весы хорошо видны на папирусе XIX династии (около 1250 года до н. э.). Согласно древнеегипетской «Книге мертвых», Анубис, на входе в подземное царство взвешивает сердце всякого умершего на особых весах, где в качестве гири выступает перо правосудия богини Маат. Историки приписывают римлянам изобретение принципиально новой системы измерения веса — при которой передвигается гиря, а точка опоры и положение привеса остаются неизменными. В Помпеях найден один из самых ранних безменов. У римского приспособления, в отличие от современного, было две шкалы и две ручки в виде крюков. В Древней Руси товары взвешивали на равноплечих весах — скалвах. С XIV века на Руси появляется слово «безмен» (мера веса равная 1,022 ).


Принцип эквивалентности широко использовался и в другом простейшем счётном устройстве — абаке, или счётах. Абак - семейство счётных досок, применявшихся для арифметических вычислений приблизительно с V века до н. э. в древних культурах — Древней Греции, Древнем Риме и Древнем Китае и ряде других.Общие принципы инструментов типа абака — разделение линиями на полосы, осуществление счёта с помощью размещённых на полосах камней или других подобных предметов. Камешек для греческого абака назывался псифос; от этого слова было произведено название для счёта — псифофория, «раскладывание камешков». Среди применяющихся в современности вариантов абака — русские счёты и японский соробан.

О том как устроено IT. Пилот. Не механические  вычислительные приспособления.  Информационные технолигии, IT, Счетные палочки, Палочки непера, Логарифмическая линейка, Длиннопост

Реконструкция римского абака.

Сравнительно сложным приспособлением для счёта могли быть чётки, применяемые в практике многих религий. Верующий как на счётах отсчитывал на зёрнах чёток число произнесённых молитв, а при проходе полного круга чёток передвигал на отдельном хвостике особые зёрна-счётчики, означающие число отсчитанных кругов.


Для умножения были Джоном Непером были изобретены палочки Непера.  Прибор состоит из 10 палочек, имевших форму удлинённого прямоугольного параллелепипеда. Каждая из боковых граней палочки делилась поперечными чертами на 9 квадратов, разделённых, в свою очередь, проводимыми в одном и том же направлении диагоналями на пары треугольников. Эти квадраты содержали в себе результаты умножения одного из первых 9 чисел в последовательном порядке от 1 до 9, причем в случае, если результат умножения представлял двузначное число, то его десятки помещались в верхнем треугольнике, а единицы в нижнем. Для представления нулей некоторые из боковых поверхностей палочек оставлялись не занятыми числами.

О том как устроено IT. Пилот. Не механические  вычислительные приспособления.  Информационные технолигии, IT, Счетные палочки, Палочки непера, Логарифмическая линейка, Длиннопост

Прибор Непера мог непосредственно прилагаться только к исполнению действия умножения. Чтобы, например, умножить при его помощи число 8365 на 7, нужно, выбрав соответствующие палочки, приложить их друг к другу таким образом, чтобы в верхних квадратах граней, обращенных к счетчику, находились числа 8, 3, 6, 5; тогда седьмые квадраты этих граней дадут искомые частные произведения множителя 7 на каждую из цифр множимого; затем останется только эти частные произведения сложить:

О том как устроено IT. Пилот. Не механические  вычислительные приспособления.  Информационные технолигии, IT, Счетные палочки, Палочки непера, Логарифмическая линейка, Длиннопост

Успех этого прибора был так значителен, что в честь как самого прибора, так и его изобретателя писались даже хвалебные стихи.


Потребность в сложных расчётах в XVI веке быстро росла. Значительная часть трудностей была связана с умножением и делением многозначных чисел. Это привело к появлению на протяжении кратчайшего времени (1614—1623 гг.) сразу четырёх новых типов вычислителей: логарифмических таблиц, логарифмических линеек, механических арифмометров (скорее переоткрыты, ибо существовали в античности), палочек Непера. Позже уже в XIX веке на базе логарифмов и логарифмических линеек возникла и их графический аналог - номограммы.


Первые таблицы логарифмов опубликовал Джон Непер (1614), и они содержали только логарифмы тригонометрических функций, причём с ошибками. Независимо от него свои таблицы опубликовал Йост Бюрги, друг Кеплера (1620). В 1617 году оксфордский профессор математики Генри Бригс опубликовал таблицы, которые уже включали десятичные логарифмы самих чисел, от 1 до 1000, с 8 (позже — с 14) знаками. Но и в таблицах Бригса обнаружились ошибки. Первое безошибочное издание на основе таблиц Георга Веги (1783) появилось только в 1857 году в Берлине (таблицы Бремикера, Carl Bremiker).В России первые таблицы логарифмов были изданы в 1703 году при участии Л. Ф. Магницкого.


Логарифмическая линейка, счётная линейка - позволяет выполнять несколько математических операций, в том числе умножение и деление чисел, возведение в степень (чаще всего в квадрат и куб), вычисление квадратных и кубических корней, вычисление логарифмов, потенцирование, вычисление тригонометрических и гиперболических функций и некоторые другие операции. Если разбить вычисление на три действия, то с помощью логарифмической линейки можно возводить числа в любую действительную степень и извлекать корень любой действительной степени. До появления карманных калькуляторов этот инструмент служил незаменимым расчётным орудием инженера. Точность расчётов — около 3 значащих цифр.

О том как устроено IT. Пилот. Не механические  вычислительные приспособления.  Информационные технолигии, IT, Счетные палочки, Палочки непера, Логарифмическая линейка, Длиннопост

Линейки, выпускавшиеся в СССР, в отличие от линейки на фото, почти всегда имели дополнительную сантиметровую шкалу у скошенного края, как и у обычной линейки. Стандартная линейка имела длину 30 см, что было удобно для геометрических работ с форматом А4. При этом логарифмические шкалы имели длину 25 см, на концах обычно наносились их обозначения. Реже встречались линейки малого размера со шкалами длиной 12,5 см и большого размера — со шкалами длиной 50 см.


Идею, близкую к конструкции логарифмической линейки, высказал в начале XVII века английский астроном Эдмунд Гюнтер; он предложил нанести на линейку логарифмическую шкалу и с помощью двух циркулей выполнять операции с логарифмами (сложение и вычитание). В 1620-е годы английский математик Эдмунд Уингейт усовершенствовал «шкалу Гюнтера», введя две дополнительные шкалы. Одновременно (1622 год) свой вариант линейки, мало чем отличающийся от современного, опубликовал в трактате «Круги пропорций» Уильям Отред, который и считается автором первой логарифмической линейки. Сначала линейка Отреда была круговой, но в 1633 году было опубликовано, со ссылкой на Отреда, и описание прямоугольной линейки. Приоритет Отреда долгое время оспаривал Ричард Деламейн, который, вероятно, независимо реализовал ту же идею.

О том как устроено IT. Пилот. Не механические  вычислительные приспособления.  Информационные технолигии, IT, Счетные палочки, Палочки непера, Логарифмическая линейка, Длиннопост

Номограмма - графическое представление функции от нескольких переменных, позволяющее с помощью простых геометрических операций (например, прикладывания линейки) исследовать функциональные зависимости без вычислений. Например, решать квадратное уравнение без применения формул.

О том как устроено IT. Пилот. Не механические  вычислительные приспособления.  Информационные технолигии, IT, Счетные палочки, Палочки непера, Логарифмическая линейка, Длиннопост

Диаграмма Вольперта-Смита


На этом пилот заканчивается. Пишите следует ли продолжать. В следующем посте планирую написать про механические устройства для счета.

Показать полностью 6
-5

1.00 Введение в решение компьютерных и инженерных проблем описание + Л 1/33

Описание:

Этот курс представляет основные принципы объектно-ориентированного проектирования программного обеспечения и разработки, вычислительных методов и анализа инженерных, научных и административных приложений. Он охватывает следующие темы: разработка классов, наследование, графические пользовательские интерфейсы, численные методы, потоки (streams), потоки (threads) и структуры данных. Студенты используют язык программирования Java для решения еженедельных заданий.

1.00 Введение в решение компьютерных и инженерных проблем описание + Л 1/33 MIT, Лекция, Перевод, Программирование, Длиннопост

Introduction to Computers and Engineering Problem Solving (оригинальный курс)

Оригинальная лекция

Показать полностью 1
Отличная работа, все прочитано!