Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
Санаторий «Минеральные воды» находится в заповедной зоне, вдали от городского шума, на берегу озера в 3-х км от г.Железноводска рядом со знаменитым Т...полностью>>
'Документ'
В последнее время проблема адекватности университетского образования трудовым рыночным потребностям привлекает внимание предпринимателей, чиновников ...полностью>>
'Урок'
Цель урока: Охарактеризовать внутреннюю и внешнюю политику Павла 1, познакомить учащихся с личностью императора, выяснить причины дворцового переворо...полностью>>
'Сказка'
В день вознесения, часов около трех пополудни, чрез Черные ворота в Дрездене стремительно шел молодой человек и как раз попал в корзину с яблоками и ...полностью>>

Главная > Документ

Сохрани ссылку в одной из сетей:

История развития

Первая машина, способная автоматически выполнять четыре арифметических действия появилась в XVII веке. В 1623г. В.Шикард изобрел машину, способную не только суммировать и вычитать числа, но и частично перемножать и делить их.

В 1642г. французский философ и ученый Б.Паскаль изобрел арифмометр для механизации канцелярских расчетов.

В 1671г. немецкий философ и математик Г.Лейбниц создал свою счетную машину, известную как “зубчатое колесо Лейбница”.

В 19 веке английский математик Ч.Бэббидж разработал несколько проектов вычислительных механических устройств, самым известным из них является “аналитическая машина” Бэббиджа. Эта машина представляла собой программируемое автоматическое вычислительное устройство. Программы кодировались и переносились на перфокарты. эту идею Бэббидж позаимствовал у французского изобретателя Ж.Жаккара, который впервые применил ее для контроля ткацких операций. По замыслу Бэббиджа такая машина должна была автоматически выполнять различные вычисления при последовательном вводе набора перфокарт, содержащих пары команд и данных. Иэменяя расположение отверстий на карте и последовательность следования карт можно было менять порядок вычислений.

Меценат проекта - графиня Ада Августа Лавлейс - была программистом этой “аналитической машины”. Именно она убедила Бэббиджа в необходимости использования двоичной системы счисления вместо десятичной. Ею были разработаны новые принципы программирования, предусматривающие повторение одной и той же последовательности команд и выполнение этих команд при определенных условиях (команды условного перехода). Ее именем назван разработанный в 1979 году алгоритмический язык ADA.

Во второй половине 19 века Г.Холлерит разработал машину с перфокарточным вводом, способную автоматически классифицировать и составлять таблицы данных. Наличие-отсутствие отверстия в перфокарте обнаруживалось электрическими контактными щетками, а в счетчиках применялись реле. Впервые эта машина использовалась в 1890г. в Америке при обработке результатов переписи населения. Именно тогда стало ясно, что без создания новых процессов обработки данных невозможно выполнять обработку больших массивов информации. С тех пор машины с перфорированными картами получили широкое распространение в деловой и административной сферах. В 1896г. Холлерит основал фирму, которая явилась предшественницей знаменитой IBM (это название возникло в 1924г.).

Скорость вычислений в механических машинах на основе зубчатого колеса и в электрических машинах, выполненных на реле, была ограничена, поэтому в 30-х гг. начались разработки электронных вычислительных машин (ЭВМ), элементной базой которых стала трехэлектродная вакуумная лампа, изобретенная в 1906г. Лидом Форестом.

Первая треть 20 века ознаменовалась последовательным развитием и внедрением многих вычислительных устройств. Весьма значительный вклад в эту область внес математик Алан Тьюринг, который в 1937г. опубликовал работу с описанием универсальной схемы вычислений. Хотя машина Тьюринга была лишь теоретическим построением и никогда серьезно не рассматривалась как экономически приемлемая машина, она привлекла внимание ряда исследователей.

Вторая мировая война дала серьезный толчок к усовершенствованию вычислительных устройств и технологии их производства. В 1944г. Говард Айкен и группа исследователей из IBM построили электрическую вычислительную машину на релейных логических элементах.

С 1943г. по 1946г. в Университете г. Пенсильвания (США) была построена первая полностью электронная цифровая ЭВМ, получившая название ENIAK. Главной цель при разработке этой машины было составление числовых таблиц для вычисления траектории полета снарядов и ракет. Машина весила 30 т., занимала площадь 200 кв.м., содержала 18 тыс. ламп. В ее работе использовалась десятичная система счисления. Команды по программе вводились вручную; после введения программы порядок выполнения мог быть изменен только после выполнения всей программы. Каждая новая программа требовала новой комбинации сигналов, путем установки переключателей и коммуникации разъемов. В результате на создание и выполнение даже самой простой программы требовалось очень много времени.

Сложности в программировании на ENIAK натолкнули Джона фон Неймана (1903-1957), бывшего консультантом проекта, на разработку новых принципов построения архитектуры ЭВМ.

Принцип I - произвольный доступ к основной памяти. Память состоит из дискретных элементов - ячеек, каждая из которых может содержать набор символов, называемых словом. Время доступа (чтения или записи) не зависит от адреса ячейки.

Принцип II - хранение программы. Информация, хранимая в основной памяти не имеет признаков принадлежности к определенному типу (программа или данные). Поэтому процессор не различает, что он обрабатывает в данный момент времени.

Эти принципы были реализованы в новой ЭВМ EDVAC. В этой машине применялась двоичная арифметика, основная память была способна хранить 1024 44-разрядых слова. Эта ЭВМ была введена в эксплуатацию в 1951г.

ЭВМ, созданные в первой половине 20 века, имели две важные особенности, которыми не обладали ранее созданные машины: возможность программирования и способность хранения информации.

Поколения ЭВМ Историю развития вычислительных машин принято рассматривать по поколениям.

Первое поколение (1946-1960) - это время становления архитектуры машин фон-неймановского типа, построенных на электронных лампах с быстродействием 10-20 тыс. арифметических операций в сек. В Советском Союзе к первому поколению относится первая отечественная вычислительная машина МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина), созданная в 1951 г. в г. Киеве под руководством академика С.А.Лебедева, серийные машины Минск -1, Стрела, БЭСМ (Большая Электронная Счетная Машина), Урал-1, Урал-4 и др.

ЭВМ первого поколения были громоздкими, ненадежными и нуждались во вспомогательных холодильных установках. Использовались они для решения вычислительных задач научного характера. Процесс программирования на этих машинах требовал очень хорошего знания устройства машины и то, как она реагирует на ту или иную ситуацию.

Второе поколение (1960- 1964) - машины, построенные на транзисторах, с быстродействием до сотен тыс. операций в сек. Стала использоваться библиотека стандартных программ, а процесс программирования стал более легким. Первой полупроводниковой машиной была, появившаяся в 1959 г., модель RCA-501. В советском Союзе к этому поколению относятся машины Минск-2, Минск-22, Минск-32, БЭСМ-2, БЭСМ-4, БЭСМ-6, быстродействие которой составляло миллион операций в сек.

Третье поколение (1964-1970) - характеризуется тем, что вместо транзисторов стали использоваться интегральные схемы (ИС) и полупроводниковая память. Для повышения эффективности использования возникла необходимость в системной программе, управляющей устройствами ЭВМ. Так была создана операционная система.

Вычислительные машины третьего поколения, как правило, образуют серии (семейства) машин, совместимых программно. Такая серия состоит из ЭВМ, производительность и объем памяти которых возрастают от одной машины серии к другой. Но программа, отлаженная на одной из машин серии, может быть сразу запущена на другой машине этой серии (на машинах большей мощности).

Первым таким семейством машин третьего поколения была выпущенная в 1965 г. IBM/360. Она имеет свыше семи моделей.

В Советском Союзе такую серию составляли машины семейства ЕС ЭВМ (Единая Система ЭВМ), совместимых с IBM/360, так как являлись копиями американских ЭВМ.

Четвертое поколение (1970-1980-е) - это машины, построенные на больших интегральных схемах (БИС). Такие схемы содержат до нескольких десятков тысяч элементов на кристалле. ЭВМ этого поколения выполняют десятки и сотни миллионов операций в сек. Появляются микропроцессоры, способные обрабатывать числа длинной в 16 и 32 разряда, статическая память емкостью 256 Кбайт и динамическая память емкостью в 1 Мбайт.

ЭВМ по своим характеристикам так разнообразны, что их начинаю классифицировать на: сверх большие ЭВМ (B-7700 - фирма Барроуз, Иллиак -IV - Иллинойский университет, Эльбрус - СССР), большие (универсальные), мини-ЭВМ и микро-ЭВМ (ПК).

Пятое поколение (1980- в настоящее время не появились). В 1979г. японскими специалистами, объединившими свои усилия под эгидой научно-исследовательского центра по обработке информации - JIPDEC, была впервые поставлена задача разработки принципиально новых компьютеров. В 1981г. JIPDEC опубликовал предварительный отчет, содержащий детальный многостадийный план развертывания научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ с целью создания к 1991г. прототипа ЭВМ нового поколения. Этот отчет лег в основу японской национальной программы создания ЭВМ пятого поколения. Отличительными чертами ЭВМ этого поколения являются:

- новая технология производства, не на кремнии, а на базе других материалов:

- отказ от архитектуры фон Неймана, переход к новым архитектурам (например, на архитектуру потока данных). И, как следствие этого, превращение ЭВМ в многопроцессорную систему (матричный процессор, процессор глобальных связей, процессор локальных связей, машины базы данных, процессор операционной системы и т.п.);

- новые способы ввода-вывода информации, удобные для пользователя (например, распознавание речи и образов, синтез речи, обработка сообщений на естественном языке);

- искусственный интеллект, т.е. автоматизация процессов решения задач, получения выводов, манипулирования знаниями.

Переход к ЭВМ пятого поколения означает резкий рост “интеллектуальных” способностей компьютера, в результате чего машина сможет непосредственно “понимать” задачу, поставленную перед ней человеком. Следовательно, отпадает необходимость в составлении программы как средства “общения” с ЭВМ при решении той или иной задачи.

Предполагается, что компьютеры пятого поколения будут вести диалог с непрофессиональными пользователями на естественном языке, в том числе в речевой форме или путем обмена графической информацией - с помощью чертежей, схем, графиков, рисунков. В состав ЭВМ пятого поколения также должна войти система решения задач и логического мышления, обеспечивающего способность машины к самообучению, ассоциативной обработки информации и получению логических выводов.

ЛогоМиры

  1. Линейный алгоритм

Команды:

по

пп

вп число

нд число

пр число

лв число

нк число

крась

нц число

Задачи:

А) Составить программу рисования

  • квадрата

  • квадрата, стороны которого закрашены разным цветом

  • синего квадрата, стороны которого закрашены разным цветом

  • треугольника

  • N-угольника

Б) какая фигура будет нарисована в результате выполнения программы?

  • нк 0 по вп 20 лв 90 нд 40 пр 90 нд 10 лв 90 нк 270 вп 40

  1. Циклический алгоритм

Команды:

повтори число[команды]

Задачи: Составить программу рисования

  • N квадратов

  • пунктирной линии

  • ряда вертикальных отрезков, расположенных по горизонтали

  • ряда равносторонних треугольников, расположенных по горизонтали

  • передвижения вертикального (горизонтального) отрезка по горизонтали (вертикали)

  1. Программы

Формат записи:

это назв_кнопки1

команды

конец

это назв_кнопки2

команды

конец

  1. Подпрограммы

Формат записи:

это назв_кнопки1

команды

назв_кнопки2

конец

это назв_кнопки2

команды

конец

  1. Разветвляющийся алгоритм

Формат записи:

это назв_кнопки1

спроси [текст1]

если ответ = “да [команды1]

команды2

конец

Системы счисления

Системой счисления обычно называют способ наименования и записи чисел.

Системы счисления делятся на позиционные и непозиционные.
Пример непозиционной  системы счисления – римская: несколько чисел приняты за основные (1-I, 5-V, 10-X, 50- L, 100-C, 500-D, 1000-M), а остальные получаются из основных  путем сложения (как VI, VII) или вычитания (как IV, IX). В непозиционных системах количественное значение символа определяется только его изображением и не зависит от его места (позиции) в числе. Например, в римской системе счисления десятичное число 27 представляется XXVII = 10+10+5+1+1. Другими словами: количественное значение символа определяется либо суммой значений символов (как в числе 27), либо их разностью (как в числе 9 - IX). Значение числа зависит от места символа по отношению к другому символу, то есть значение символа не однозначно. В непозиционных системах счисления не представляются дробные и отрицательные числа.

Система счисления называется позиционной, если значение числа в ней определяется как цифрами, принятыми в системе, так и положением (позицией) этих цифр в числе. Закономерность построения позиционных чисел имеет простое математическое представление. К позиционным системам счисления относятся двоичная, десятичная, восьмеричная, шестнадцатеричная. Здесь любое число записывается  последовательностью цифр соответствующего алфавита, причем  значение каждой цифры зависит от места (позиции), которое она  занимает в этой последовательности. Например, в записи 555, сделанной в десятичной системе счисления, использована одна цифра  5, но в зависимости от занимаемого ею места она имеет разное количественное значение – 5 единиц, 5 десятков или 5 сотен. Поэтому справедливы равенства (подстрочные индексы применим для  указания, в какой системе счисления записано число):

2) Двоичная система счисления.

Алфавит двоичной системы счисления состоит из цифр 0 и 1.

Перевод числа из десятичной системы счисления в двоичную.

Перевод целых чисел. Пусть требуется найти представление числа 1210 в двоичной системе счисления (задание может быть сформулировано и так: перевести число 12 из десятичной в двоичную систему счисления, или

где Х заменяет искомое  представление).

Поступаем следующим образом: делим, начиная с 12, каждое  получающееся частное на основание системы, в которую переводим число, то есть на 2. Получаем

Затем в направлении, указанном стрелкой, начиная с последнего частного (в нашем случае оно всегда будет равно 1), записываемого в старший разряд формируемого двоичного представления, фиксируем все остатки. В итоге получаем ответ:

Перевод числа из двоичной системы счисления в десятичную. Это перевод – как бы обратный к изложенному выше. Его наиболее просто осуществить, основываясь на позиционности двоичной  системы счисления. Уже отмечалась правомерность записи двоичного числа в виде суммы степеней основания системы счисления, то есть степеней двойки. Сделав такую запись, надо подсчитать десятичное значение полученной суммы:
100001012 = 1*27 + 0*26 + 0*25 + 0*24 + 0*23 + 1*22 + 0*21 + 1*20 = 128 + 4 + 1 = 13310
Наконец, остановимся на преимуществах и недостатках использования двоичной системы счисления по сравнению с любой  другой позиционной системой счисления. К недостаткам относится длина записи, представляющей двоичное число. Основные преимущества – простота совершаемых операций, а также возможность осуществлять автоматическую обработку информации,  реализуя только два состояния элементов компьютера.

3) Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления.

Восьмеричная система счисления. Алфавит восьмеричной системы счисления состоит из 8 цифр: 0,1,2,3,4,5,6,7.
8 — это 2 в третьей степени. При переводе в восьмеричную систему двоичное число из трех записывается одной цифрой.

Восьмеричная запись

Двоичное представление

0

000

1

001

2

010

3

011

4

100

5

101

6

110

7

111

Впереди стоящий 0 ничего   не значит.

Для перевода  из  двоичной системы счисления в восьмеричную систему счисления число, записанное в двоичной системе делим на триады справа налево.

Например, 11011100011=11 011 100 011 и заменить каждую группу одной восьмеричной цифрой   2 2 4 2 и получим 22428.

Для перевода числа из восьмеричной системы в двоичную достаточно заменить каждую цифру на ее перевод в двоичную систему, представив каждую цифру в виде триады (1 в двоичной системе 1 добавляем до триады впереди 00).

Еще компактней выглядит запись числа в шестнадцатеричной системе счисления.

Для первых 10 из 16 шестнадцатеричных цифр используются привычныецифры 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, а для остальных используют первые буквы латинского алфавита A (10), B (11), C (120, D (13),  E (14), F (15).

Цифра 1 в самом младшем разряде означает 1, в следующем разряде означает 16 (в первой степени), в следующем разряде 162 (16 во второй степени)=256, в следующем разряде 163 в третьей степени и т.д.

Цифра F,  записанная в самом младшем разряде означает 15 в десятичной системе,  F  в  следующем  разряде означает 151 в первой степени в десятичной системе и т.д.        

Число 16 - это 2 в четвертой степени. При переводе из двоичной системы в шестнадцатеричную систему счисления двоичное число из 4-х цифр кодируется числом из одной цифры в шестнадцатеричной системе.


Для перевода числа из шестнадцатеричной системы в двоичную достаточно заменить каждую цифру на ее эквивалент в двоичной системе счисления, представив каждую цифру в виде сочетания четырех 1 и 0.

Как осуществить переход  из двоичной системы в шестнадцатеричную?   

Необходимо разбить число, записанное в двоичной системе на группы по 4 справа налево, заменив каждую группу одной шестнадцатеричной цифрой.

10 СС

2 СС

8 СС

16 СС

0

000

0

0

1

001

1

1

2

010

2

2

3

011

3

3

4

100

4

4

5

101

5

5

6

110

6

6

7

111

7

7

8

1000

10

8

9

1001

11

9

10

1010

12

A

11

1011

13

B

12

1100

14

C

13

1101

15

D

14

1110

16

E

15

1111

17

F

II. Решение задач. Закрепление.

1. Переведите в двоичную систему десятичные числа: 123 , 45 

2. Запишите двоичные числа в порядке возрастания:
10, 10101, 10100, 11, 10001.

3.Как изменится двоичное число 10111, если:
А) заменить последнюю 1 на 0;
В) заменить первую 1 на 0;
С) приписать справа 0?


4.  Запишите в двоичной системе числа на единицу больше, чем данные: 10, 100, 101, 1011, 111.
Ответ:11, 101, 110, 1100, 1000.

5.Запишите числа на единицу меньше, чем данные: 11,101, 110, 100, 1000.
Ответ: 10, 100, 101, 11, 111.

7. Самостоятельно.

III. Домашнее задание.

1. Переведите в двоичную систему десятичные числа: 99, 456.
2. Переведите числа:



Скачать документ

Похожие документы:

  1. История развития музея Боевой Славы им. Павла Хохрина моу «сош №3» за период с 1999 по 2011 годы

    Документ
    Музей создан по инициативе учителя ОБЖ. Руководителя поискового отряда «Обелиск» Страховым Константином Михайловичем при поддержке директора школы Филипповой Любови Александровны.
  2. История развития мультипликации

    Документ
    С древности люди мечтали о возможности передачи движения в своих произведениях. Так в первобытных рисунках северных народностей нашей страны мы видим бегущего оленя, изображенного с большим количеством ног, как бы показывающих стремительность
  3. История развития компьютерных сетей

    Документ
    В наше время, когда существует телефон, телеграф, радио и ИНТЕРНЕТ, передать сообщение на расстояние совсем нетрудно. Но как же поступали в таких случаях наши предки?
  4. История развития нанотехнологий

    Документ
    Многие источники, в первую очередь англоязычные, первое упоминание методов, которые впоследствии будут названы нанотехнологией, связывают с известным выступлением Ричарда Фейнмана «Там внизу много места» (англ.
  5. История развития сестринского дела

    Документ
    Как всякая наука, сестринское дело имеет свою историю, которая охватывает тысячелетия. Весьма реально, что медицина на заре развития человеческого рода была достоянием всех и каждого.

Другие похожие документы..