От абака до компьютера

XXVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

От абака до компьютера

Хитько И.Н. 1
1МОУ "Северная СОШ №2"
Перческлеева Ю.Ю. 1
1МОУ "Северная СОШ №2"
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

Название темы: От абака до компьютера.

Проблема: История развития современных компьютеров.

Актуальность: Люди, которые интересуются современными технологиями и компьютерами.

Область исследования: Математика.

Цель: Изучение отдельных этапов развития вычислительной техники (ВТ) прошлого поколения до настоящего времени.

Гипотеза: Я предполагаю, что современное поколение не знает историю развития вычислительной техники, а тем более первые приспособления для счёта и как ими пользоваться.

Задачи:

1. Собрать и проанализировать информацию из различных источников.

2. Рассмотреть основные этапы развития вычислительной техники.

3. Провести социологический опрос у людей 13-35 лет.

Методы работы:

1. Для анализа всей информации я прочитывал ее и считывал ее важность для моего проекта.

2. Я сделал общий конспект по проблеме, провёл опрос у интернет-пользователей о моей теме и определил важные части моего конспекта.

3. Я использовал методику записи информации и выделения из нее важных частей.

ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Основными этапами развития вычислительной техники являются:

1. Ручной этап – 50 тыс. лет до н.э. В этот период возникли основы счёта.Ручной этап развития начался на заре человеческой цивилизации - он охватывает период от 50 тысячелетия до н. э. и до XVII века. Фиксация результатов счета у разных народов на разных континентах производилась разными способами: пальцевый счет, нанесение засечек, счетные палочки, узелки и т.д. См. на рис.1

Рис.1

2. Механический этап - начался в середине 17 в.Под механическим вычислительным устройством понимается устройство, построенное на механических элементах и обеспечивающее автоматическую передачу из низшего разряда в высший. Один из первых арифмометров, точнее «суммирующая машина», был изобретен Леонардо да Винчи. См. рис.2

 

Рис.2

3. Электромеханический этап – с 90-х годов 19 в. Электромеханический этап развития ВТ явился наименее продолжительным и охватывает всего около 60 лет — от первого табулятора Германа Холлерита  до первой ЭВМ ЕNIАС. См. на рис.3

 

Рис.3

4.Электронный этап – с 40-х годов 20 в. и продолжается в наши дни. К началу 40-х г.г. 20 в. электроника уже располагала необходимым набором таких элементов. С изобретением М. Бонч-Бруевичем в 1913 г. триггера (электронное реле двухламповый симметричный усилитель с положительной обратной связью в качестве базовой компоненты использует электронную вакуумную лампу триод, изобретенную в 1906 г.) появилась реальная возможность создания быстродействующей электронной ВТ. См. на рис.4

 

Рис.4

БОЛЕЕ ПОДРОБНАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЭТАПАХ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

РУЧНОЙ ЭТАП

(САМЫЕ ПЕРВЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ СЧЕТА )

Наиболее ранний инструмент для счёта, который знает история развития вычислительной техники, – десять пальцев на руках человека. Результаты счёта первоначально фиксировались при помощи пальцев, зарубок на дереве и камне, специальных палочек, узелков. С возникновением письменности появлялись и развивались различные способы записи чисел, были изобретены позиционные системы счисления.

Примерно с IV века до нашей эры древние греки стали вести счёт при помощи абака - счётной доски, применявшейся для арифметических вычислений. Первоначально это была глиняная плоская дощечка с нанесёнными на неё острым предметом полосками. Счёт осуществлялся путём размещения на этих полосах в определённом порядке мелких камней или других небольших предметов.

Существует несколько разновидностей абака: Древнегреческий абак, Римский абак, Китайский суаньпан. В дальнейшем появились русские счёты, которые используются по сей день.

В 1617 годушотландский математик Джон Непер изобрёл «Палочки Непера», которые стали началом новой эпохи. «Палочки Непера» представляли собой комплект специальных палочек, состоящих из дощечки с разметкой от одного до девяти и остальными палочками, на которые была помещена таблица умножения с такой же разметкой цифр. Вверху каждой дощечки располагались числа в порядке возрастания, а по всей длине выложенной таблицы Непер разместил собственно результаты умножения чисел на цифры от одного до девяти. Иными словами, таблица давала возможность совершать операции умножения числа 123456789 на число 123456789. Сама сетка была разделена столбцами.

В 1622-е годы англичанин Уильям Отред изобрёл логарифмическую линейку. Это устройство постоянно совершенствовалось и дожило до наших дней. Оно позволяет умножать и делить числа, возводить в степень и другие функции. Логарифмическая линейка стала прибором, завершающим развитие средств вычислительной техники на ручном этапе.

МЕХАНИЧЕСКИЙ ЭТАП

Развитие механики в 17 веке стало предпосылкой вычислительных устройств и приборов, использующих механический принцип вычислений.

Под механическим вычислительным устройством понимается устройство, построенное на механических элементах и обеспечивающее автоматическую передачу.

В 1623 году немецким учёным Вильгельмом Шиккардом был создан первый механический «калькулятор», который он назвал считающими часами. Механизм этого прибора напоминал обычный часовой, состоящий из шестерёнок и звёздочек. Однако известно об этом изобретении стало только в середине прошлого столетия.

Качественным скачком в области технологии вычислительной техники стало изобретение суммирующей машины «Паскалины» в 1642 году. Её создатель, французский математик Блез Паскаль. «Паскалина» представляла собой механический прибор в виде ящичка с большим количеством взаимосвязанных шестерёнок.

В 1677 году великий немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм Лейбниц сконструировал свою счетную машину, позволявшую не только складывать и вычитать, но также умножать и делить многозначные числа. В своем арифмометре Лейбниц использовал вместо колес цилиндры. На цилиндры были нанесены цифры.

Чарльз Бэббидж в 1834 году задумался о создании программируемой вычислительной машины, которую он назвал аналитической для выполнения точных научных и технических расчётов. Проект Бэббиджа предугадал развитие электронно-механической техники и задачи, которые смогут быть решены с её помощью.

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЭТАП

Как ни блестящ был век механических арифмометров, но и он исчерпал свои возможности. Людям нужны были более энергичные помощники. Это заставило изобретателей искать пути совершенствования вычислительной техники, но уже не на механической, а на электромеханической основе.

В конце 19 в. были созданы сложные механические устройства. Важнейшим из них был табулятор, разработанный американцем Германом Холлеритом. Исключительность его заключалась в том, что в нем впервые была употреблена идея перфокарт и расчеты велись с помощью электрического тока. Это сочетание делало машину настолько работоспособной, что она получила широкое применение в свое время.

В 1937 г. в США Джон Атанасов начал работы по созданию ЭВМ, предназначенной для решения ряда задач математической физики. Им были созданы первые электронные схемы узлов ЭВМ, которые разрабатываются в электронном этапе.

ЭЛЕКТРОНЫЙ ЭТАП

Вычислительная техника не позволяла существенно повысить скорость вычислений, для этого потребовался переход на электронные элементы высокого быстродействия.

Электронные вычислительные машины (ЭВМ) ознаменовали собой новое направление в ВТ, интенсивно развиваемое и в настоящее время.

Первой ЭВМ принято считать машину ENIAC, созданную в США в конце 1945 г. Первоначально предназначенная для решения задач баллистики, машина оказалась универсальной, т.е. способной решать различные задачи. Главным консультантом проекта являлся Д. Моучли, а главным конструктором - Д. Эккерт. Проект создания ENIAC, начатый в апреле 1943 г., был полностью завершен в декабре 1945 г.

 

Рис.5

Существует 4 поколения ЭВМ, характеристики которых указаны в таблице, приведенной ниже. См. на рис.5

Абак и его использование

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Для подтверждения, выдвинутой мною гипотезы, был проведен социологический опрос среди людей возрастной категории 13-35 лет.

Большая часть из опрошенных мною людей данной категории не знает ни этапов развития ВТ, ни первые приспособления для счёта, ни их применение.

Так же по результатам опроса было выявлено, что большее число из опрошенных не знают такие вычислительные приборы, как абак и логарифмическая линейка. Исходя из этого, я решил рассказать об одном из самых первых вычислительных приборов, таком, как абак, и их использовании.

АБАК И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Одним из самых первых приспособлений для счёта является «абак» или «соробан» - семейство счётных досок, применявшихся для арифметических вычислений в древних культурах. См. на рис.6

Эти счёты исполняли в древнейших государствах функции современных калькуляторов и помогали отсчитывать десятки. Впоследствии они стали использоваться в ментальной арифметике.

Внешний их вид довольно прост: абак представляет собой рамку прямоугольной формы, которая разделена перекладинами с размещенными на них косточками, мелкими камнями или другими небольшими предметами. Вверху, над разделительной полосой, расположена всего одна линия, каждый элемент которой означает пять. Снизу находятся ряды с четырьмя косточками, обозначающими единицу.

Линии косточек означают поочередно единицы (первая правая), десятки (вторая правая), сотни, тысячи и т.д. Если первая правая косточка поднята, то на счетах выложена цифра 1 или наименьшее десятичное значение.

Распределение чисел таково:

  • Нижние косточки – это 1,2,3 и 4, соответственно, если подняты 2 из них, то счеты показывают число два;

  • Если верхняя косточка поднята, число меньше, чем 5;

  • Е

    Рис.6

    сли опущена на разделительную линию – больше; верхняя опущена, три нижние подняты – это число 8.

СЛОЖЕНИЕ И ВЫЧИТАНИЕ

Рассмотрим примеры простейших арифметических действий на абаке.

Сначала рассмотрим сложение

Пример: 34+23 = 57

Устанавливается первое число 34. Далее его следует разделить на простые цифры – 3 и 4. После этого на соответствующих линейках провести сложение единиц с единицами, десятков и десятками. Получается: 3+2 (десятки) и 4+3 (единиц). Кости на линейках перемещаются соответствующим образом. Если бы косточек получилось больше 9, нужно было прибавить единицу на соседней линейке.

Вычитание проводится по такой же системе, начиная с меньшего порядка.

Пример: 26-13 = 13

Устанавливается первое число 26. Далее его следует разделить на простые цифры –2 и 6. После этого на соответствующих линейках провести вычитание единиц с единицами, десятков и десятками. Получается: 2-1 (десятки) и 6-3 (единиц).

Работа с абаком помогает не только развивать мелкую моторику человека, но и тренирует сразу оба полушария его головного мозга, позволяет наладить взаимосвязи между ними.

ЛОГАРИФМИЧЕСКАЯ ЛИНЕЙКА

Логарифмическая линейка – аналоговое вычислительное устройство, позволяющее выполнять несколько математических операций, в том числе умножение и деление чисел, возведение в степень. См. на рис.7. Логарифмическая линейка была разработана английским математиком Уильямом Отредом в 1622г.

Основой устройства счетной логарифмической линейки является логарифмическая шкала — графическое изображение логарифмов чисел. Такая линейка служит для выполнения механическим путем различных вычислений. Точность вычислений на счетной логарифмической линейке зависит от длины её шкал. С принципом работы этого прибора мне ещё предстоит разобраться.

 

Рис.7

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Работая над проектом «От абака до компьютера» я собрал и изучил информацию по этой теме, рассмотрел историю развития ВТ прошлого поколения до настоящего времени. Провел социологический опрос среди людей возрастной категории 13-35 лет, в результате чего было выявлено, что большее число из опрошенных не знают такие первые вычислительные приборы, как абак и логарифмическая линейка. В своем проекте я решил остановиться на абаке и рассказать о нем подробнее.

Коснувшись вопроса изучения такого прибора как логарифмическая линейка, я столкнулся с трудностями ее использования, поэтому с принципом ее работы мне ещё предстоит разобраться в дальнейшем.

Моя гипотеза подтвердилась. Действительно большинство людей не знают истории развития вычислительной техники, первые приспособления для счета и их использование.

ПРИЛОЖЕНИЯ

  1. ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

  2. БОЛЕЕ ПОДРОБНАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЭТАПАХ ЗАВИТИЯ ВТ

  3. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

  4. АБАК

  5. СЛОЖЕНИЕ И ВЫЧИТАНИЕ

  6. ЛОГАРИФМИЧЕСКАЯ ЛИНЕЙКА

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Р.С. Гутер, Ю.Л. Полунов – «От абака до компьютера»

  2. https://www.syl.ru/article/169938/new_istoriya-razvitiya-vyichislitelnoy-tehniki-otechestvennaya-vyichislitelnaya-tehnika-pervaya-evm

  3. https://zen.yandex.ru/media/id/5aa6db308139bab1a9596f77/osnovnye-etapy-razvitiia-vychislitelnoi-tehniki-5aae41cb8139ba8c18ec8ae5

  4. https://www.bestreferat.ru/referat-310216.html

  5. https://razvivashka.online/poznavatelnoe/abakus-kak-polzovatsya

  6. https://biznes-prost.ru/abak.html

  7. https://bdsmn.livejournal.com/317521.html

  8. http://krivaksin.ru/logarifmicheskaya-lineyka-chto-eto/

Просмотров работы: 98