Реферат: Аналитическая машина Чарльза Бэббиджа - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Аналитическая машина Чарльза Бэббиджа

Банк рефератов / Информатика, информационные технологии

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 160 kb, скачать бесплатно
Обойти Антиплагиат
Повысьте уникальность файла до 80-100% здесь.
Промокод referatbank - cкидка 20%!
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИСТОРИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА ИСТОЧНИКОВЕДЕНИЯ ЭССЕ НА ТЕМУ: АНАЛИТИЧЕСКАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА ЧАРЛЬЗА БЭБ БИДЖА. МИНСК 2007 ВВЕДЕНИЕ: Аналитическая машина, спроектированная выдающимся английским матем а тиком и изобретателем Чар льзом Бэббиджем, является значительной вехой в истории развития средст в вычислительной техники. При ее проектировании в 1836-1848 годах Бэббидж факт ически задал направление всему последующ е му развитию электронно-вычислительных машин (далее – ЭВМ). Ведь пр о ект создания аналитической машины предусматривал целый ряд механизмов, присущих ны нешним ЭВМ. Во-первых, предполагалось наличие тех же пяти устройств (ариф метическое, устройства памяти, управления, ввода и вывода). Во-вторых, в чи сло операций, помимо четырех арифметических, была вкл ю чена операция условного перехода и операции с кодами команд. Кроме того, следует выделить, что все программы вычислений в аналитической машине Бэббиджа записывались на перфокарта х пробивками. В своем эссе я попытаюсь рассмотреть причины, сподвигшие Бэббиджа на поп ытку создания ЭВМ, выявить идеи, повлиявшие на творческий процесс британ ского изобретателя, объяснить причины, по которым Бэббиджу так и не удал ось создать аналитическую машину, несмотря на огромные морал ь ные и физические затраты ученого. Хотя сам Бэббидж и не увидел плодов своей работы, его несомненное вли я ние на более чем вековой проц есс создания известного нам компьютера док а зывают следующие факты: в 1854 году шведским изобретат елем Шойцем была-таки построена разностная машина в лишь немного видоизмененном виде, а в 1991 году, к двухсотл етию Бэббиджа, британские ученые по его чертежам воссоздали разностную машину №2, а также 3,5-тонный принтер. Оба устройства превосходно работают и сейчас – в чертежах Бэббиджа на й дено всего две ошибки. 1. ЮНОСТЬ ЧАРЛ ЬЗА БЭББИДЖА Чарльз Бэббидж появился на свет 26 декабря 1791 года на ю го-западе Англии в городке Тотнес графства Девоншир в семье банкира. Оте ц его, Бен д жамин Бэббидж, б анкир фирмы «Прэд, Манкворт и Бэббидж», впоследствии оставил сыну доволь но большое состояние. Чарльз был весьма слабым, б о лезненным ребенком, и поэтому родит ели не спешили отдавать его в школу. С самого детства он индивидуально за нимался с учителем алгебры, и неудивительно, что вскоре она стала его люб имой наукой. Ко вр е мени пос тупления в 1811 году в Тринити-колледж Оксфордского университета, восемнад цатилетний Бэббидж превосходил в своих математических познаниях всех своих сверстн и ков. Остали сь сведения, что вопросы юного Бэббиджа неоднократно ст а вили в тупик самих преподавателей к олледжа. Несмотря на болезненность, юный Бэббидж был очень разносторонним и общи тельным молодым человеком. Наиболее близкими его друзьями в колледже ст али Джон Гершель, внук великого а с тронома У. Гершеля, и Джордж Пикок. Друзья однажды даже заключи ли прелюбопытное соглашение: «ост а вить этот мир мудрее, чем он был ими найден». Спустя год после поступления в колледж Бэббидж и его друзья приняли учас тие в создании Аналитического общества, направленного на реформиров а ние отдельных постулатов математики Ньютона, преподававшейся в униве р ситете, и изучение передовых достижений европейской науки. «Аналитич е ское общество» стало проводить рег улярные заседания, на которых его чл е ны выступали с научными докладами, развило бурную издательск ую де я тельность. Так, Бэбби дж, Гершель и Пикок в 1816 году перевели с францу з ского математический трактат профессора Лакруа и д ополнили его двумя томами собственных примеров. Бэббидж был одаренным студентом, но считал, что его друзья – Гершель и Пи кок – достигли в математике куда больших успехов, чем он. Не желая по окон чании колледжа быть третьим в списке лучших студентов, Чарльз пер е велся в колледж святого Петра. Де йствительно, там он стал первым студе н том и в 1814 году получил степень бакалавра. Спустя три года Бэ ббидж п о лучил ученое зван ие магистра. 2. УЧЕНЫЕ ИН ТЕРЕСЫ. НАЧАЛО РАБОТ НАД ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНОЙ. Новоиспеченный магистр был крайне деятельной натурой, обладавшей ш и рочайшим диапазоном научных интересов. В молодые годы он начал писать словарь и грамматику мирового универсального языка, однако эта работа о с талась незавершенной. Примерно в это же время Бэббидж з аинтересовался возможностью создания вычислительной машины, исключав шей возмо ж ность неточных расчетов и математических ошибок при расчете логарифм и ческих таблиц. Существует две краси вые легенды касательно того, как Бэ б бидж окончательно сформулировал для себя задачу создания ма шины, сп о собной самостоят ельно создавать безошибочные таблицы. Согласно первой версии, изложенн ой Бэббиджем, однажды Гершель принес ему расчеты, выполненные вычислите лями Астрономического о б щества. Однако у Бэббиджа и Гершеля возникли сомнения относительно каче с т ва работы вычислителей. Они принялись за утомительную проверку и обнаружили большое число ошиб ок. Бэббидж сказал: «Я хотел бы, чтобы эти расчеты в ы полнялись с помощью источника энер гии», на что Гершель ответил: «Это вполне возможно». По словам Бэббиджа, эт от разговор породил идею, в о площением которой он занимался всю жизнь. По второй версии, изложенной Бэббиджем, дело обстояло н е сколько иначе. Однажды вечером Бэбб идж сидел в комнате Аналитического общества и размышлял о сложности рас чета логарифмических таблиц. В это время в комнату вошел один из его друз ей и спросил: «Ну, Чарльз, о чем ты мечт а ешь?» Указывая на таблицу логарифмов, Бэббидж ответил: «Я д умаю, что все эти таблицы можно рассчитать на машине». Бэббидж пишет, что « это с о бытие, должно быть, п роизошло в 1812 или 1813 году». Делом жизни создание вычислительной машины стало для молодого матем а тика после его переезда д ля продолжения учебы во Францию. Там Бэббидж встречался с великими Пьеро м Лапласом и Жаном-Батистом Фурье, но на и большее впечатление на него произвел барон Гаспар де Прон и. Именно в трудах де Прони Бэббидж почерпнул мысль о создании технологи и вычисл е ний. Для того, чтобы понять отрешенность, с которой взялся за создание машины британский изобретатель, приведу следующий факт. В 1828 году Бэббидж был из бран профессором математики Люкасовского колледжа Кембриджск о го университета (спустя много ле т он скажет, что это была единственная честь, которой он был удостоен в сво ей стране). Так вот: за 11 лет профе с сорской деятельности ученый не прочел в университете ни одно й лекции, все время посвящая расчетам машины. Тем не менее, кафедра все-таки отнимала определенное время, и тогда в 1839 год у Бэббидж оставляет профессорскую деятельность. Отныне и до конца его жи знь целиком и полностью будет посвящена созданию вычислительных машин. 3. РАЗНОСТНАЯ МАШИНА БЭББИДЖА. Дабы лучше понять будущие идеи Бэббиджа, рассмотри м подробнее осно в ные науч ные вехи в жизни де Прони. Правительство обновленной после пе п е риода империи Франции решило со здать новые логарифмические и тригон о метрические таблицы. Эту работу и поручили барону де Прон и, руководи в шему в ту пору Бюро пере писи. Де Прони перенес идею разделения труда на вычислитель ный процесс. Он распределил исполнителей по трем уровням ква лификации: высшую ступень за нимали несколько выдающихся матема тиков, среди которых были Лежандр и Лазар Никола Кар но, - они готовили математичес кое обеспечение. Н а вт о ром уровне стояли образованные «тех нологи», которые организо вывали р у тинный процесс вы числительных работ. Последни ми в этой структуре были вычислители - computers (первое использование этого слова): их ква лифик а ционный максимум - умение склад ывать и вычитать (обычно вычислителей набирали из девушек легкого поведения, которые после революции реш и лись сменить профессию). Заслуга де Прони в том, что он нашел алгоритмич е ский и тех нологический п одходы для све дения сложных вычислений к ру тинным операциям, не требую щим от большинства исполните л ей творч е ского п одхода. В прин ципе, де Прони создал первую вычи слительную машину, где в качестве процессора использовались вычислите ли. Этот подход 150 лет успешно применялся при проведении сложных и даже очень сложных расчетов - от разработки кон стру к ций кораб лей до создания первы х атомных бомб. Распределе ние вычис ли тельного труда у де Прони наво дит Бэббиджа на мысль о зам ене человека-вычис л ителя (который неизбежно оши бается) машиной - кот о рой, как полагал Бэб бидж, ошибки неведомы. Британский ученый с головой бросается в новую для него ипостась математ и ческой науки. В 1819 году Бэббидж описал машину, способную рассчитывать и печатать большие математические таблицы, и сконструировал машину для т а булирования, состоявшую и з валиков и шестеренок, вращаемых с помощью рычага. Машина могла произво дить некоторые математические вычисления с точностью до восьмого знак а после запятой. На ней Бэббидж, в частности, Ра с считал таблицу квадратов. После окончания этой машины Бэббидж был п о лон творческого энтузиазма, полагая, что основ ные трудности уже пройдены. Дальнейшие планы изобретателя были весьма о птимистичны. В 1822 г. Бэббидж о братился к президенту Королевского о б щества Дэви с пи сьмом, в котором предлагал построить разностную машину значительно больших размеров, чем предыдущая, для расчета, в первую очередь, астрономических и навигационных таблиц Работу над постройкой разностной машины Чарльз Бэбб идж начал в 1823 году, сразу после того, как получил правительственную стипе ндию для продолжения работ над созданием вычислительных машин. Разност ная машина должна была производить вычисления с точностью до двадцатог о знака после запятой. П о стройка механизма отняла у Бэббиджа десять лет, ее констр укция становилась все более сложной, громоздкой и дорогой. Именно из-за ф инансовой несосто я тельности проекта работу над созданием разностной маши ны пришлось пр е к ратить, так и не достигнув осязаемого результата. Правда, разностная маш ина все-таки будет построена, но лишь спустя без малого 200 лет (см. введение) … Ценность разностной машины Чарльза Бэббиджа в том, что он впервые пре д ложил машину, ко торая в отличие от всех предыдущих могла не только прои з водить один раз заданное д ействие, но и осуществлять целую программу вычислений. Наряду с табулированием полиномов по методу конечных разнос тей на машине можно было рассчит ы вать значения функций, не имеющих постоянных разностей, с помо щью искусно подобранных эмпирических формул. Сам Бэббидж достаточно ясно представлял назначение своей машины. Он пропагандировал использование м атематических методов в различных о б ластях науки и предсказывал при этом широкое применение в ычислительных м а шин 4 . АНАЛИТИЧЕСКАЯ МАШИНА Б ЭББИДЖА На момент прекращения работ над созданием раз ностной машины деятельный мозг Бэббиджа был занят решением уже другой, б олее тяжелой задачи. Бэ б бидж пожелал создать новый прибор – Аналитическую маши ну ( Analytical Engine ). Ее главным от личием от разностной машины должно было стать то обстоятельство, что она была программируемой и могла выполнять любые з а данные ей вычисления. От арифмометра новая машина отличалась наличием регистров. В них сохр а нялся промежуто чный результат вычисления, и с их же помощью выполнялись действия, предп исанные программой. Вычислительные возможности, откры в шиеся после изобретения р егистров, поразили самого Бэббиджа. На этот счет сохранилась следующая р еплика изобретателя: «Шесть месяцев я составлял проект машины, более сов ершенной, чем первая. Я сам совершенно поражен той вычислительной мощнос тью, которой она будет о б ладать. Еще год назад я не смог бы в такое поверить!» Архитектура Аналитической машины Чарльза Бэббиджа уже практически соо тветствует современным ЭВМ. В ней присутствуют все три классических с о ставляющих комп ьютера: - con trol barrel - управляющий барабан (управляющее устройство - УУ), - store - хранилище (теперь мы называем это памятью - ЗУ) - mill - мельница (арифметич е ское устройство - АУ). Регист ровая память машины Бэббиджа была способна хранить как ми нимум сто десятичных чисел по 40 знаков, теоретически же мог ла быть расширена до тысячи 50-ра зрядных (для срав нения укажем, что запоминающе е устройс т во од ной из первых ЭВМ «Эни ак» в 1945 г. сохраняло всего 20 десятиразря д ных чисел). Арифметическое устройство имело, как мы бы сей час сказали, а п па ратную поддержку всех че тырех действий арифметики. Машина производила сложение за 3 секунды, ум нож ение и деление - за 2 минуты. Эта «мельница» с о стояла из трех основных регистров: два для операндов, а тр етий для результатов действий, относящихся к умножению. Имелись также та блица для хране ния промежуточных результато в и счетчик числа итераций. Основная программа з а носилась на барабан (Управляющее устройство), в дополнение к ней могли и с пользоваться перфокар ты, предложенные Жозефом Ма ри Жаккаром еще в 1801 г. для быстрого перехода с узора на узор в ткацких станках. Большую помощь в разработке машины Бэббиджу оказала Ада Лавлейс (уро ж денная Байрон). Лавлейс была дочкой знаменитого английского поэта лорда Байрона, но так его никогда и не увидела, так как незадолго до ее рождения он уехал в Греци ю, где и погиб в составе отряда повстанцев. Лавлейс бывала в го с тях у Бэббиджа со своей по другой Мэри Соммервилл. Бэббидж всегда относи л ся к ним приветливо и подо лгу объяснял назначение всех устройств машины. А вскоре он обнаружил нез аурядные математические способности Ады Лавлейс. Именно она впоследст вии создаст первые в мире теоретические основы программирования, напиш ет первый учебник по программированию, и войдет в и с торию как «первая програ ммистка». Именно Лавлейс принадлежит идея использования для подачи на вход машин ы двух потоков перфокарт, которые были названы операционными картами и к а р тами переменн ых: первые управляли процессом обработки данных, которые б ы ли записаны на вторых. Информация за носила сь на перфокарты путем пробивки отверстий. Из о пер а ционных кар т можно было со ставить библиотеку функций. Помимо этого, Analytical Engine , по замыслу автора, должна была содержать устройство печ а ти и устройство вывод а результатов на перфокарты для последую щего и с пользования. Так что Бэббидж стал пионером идеи ввода-вывода. Бэббидж предлагал также создать механизм для перф орирования цифровых результатов на бла н ке или металлических пластинках. Для хранения информац ии в памяти ученый собирался использовать не только перфокарты, но и мет аллич е ские диски, которые будут поворачиваться на оси. Металлические пластинки и металлические диски могут теперь рассматрива ться нами как далекие прототипы магнитных карт и магнитных дисков. Только в одном отношении аналитическая машина не была а в томатической. Функции, записанные таблично, должны были быть зара нее отперфориров а ны. Пред восхищая будущее вычислительных машин, Бэббидж писал: «К а жется наиболее вероятным, что она ра ссчитывает гораздо быстрее по соо т ветствующим формулам, чем пользуясь своими же собственными т аблицами». И действител ь н о, в современных вычислительных машинах существует обширная библиотек а стандартных подпрограмм, с помощью которой ра с считываются функции различной степени сложности . Интересно, что термин «библиотека» для данного применения также был вп ервые употреблен Чарльзом Бэ б биджем! 5. ПРИЧИН Ы НЕУДАЧИ БЭББИДЖА И все же, несмотря на целый ряд блестящих догад ок и новаторских изобрет е ний, опередивших свое время на целый век, Чарльзу Бэббидж у так и не уд а лос ь закончить Аналитическую машину. Основной причиной неудачи является г лавное достоинство машины: Бэббидж действительно слишком превзошел св ое время (не случайно в конце жизни он скажет: «я готов отдать последние го ды своей жизни за то, чтобы прожить три дня через 150 лет, и чтобы мне подробн о объяснили принцип работы будущих машин»). Как видим, Бэббидж уже не сомн евался в будущем развитии вычислительной техники. Дело в том, что одна из двух главных причин незаконченности работы – невозможность в то время обрабатывать металл с высокой степенью точности (в то время как для реал изации проекта Аналитической машины только зубчатых колес потр е бовалось бы несколько тысяч!) И в наши дни тех нологи бы сильно призадум а лись над возможностью постройки подобной маши ны, а в те времена самому Бэббиджу нередко приходилось изобретать технологии производств а деталей, отвл е каясь от общего направлен ия проекта. Второй проблемой являлась финансовая. Если по началу различные научные общества с энтузиазмом поддерживали Бэббиджа , то совсем скоро они охлад е ли к затратному проекту с размытыми целями. В 1851 году Бэбби дж с горечью заявлял, что все, связанное с машиной, он сделал за собственны е деньги. И з вестн о, что ученый в целях добычи материальных средств написал роман, п ы тался избраться в Парл амент Британской империи, даже одно время играл в лотерею! Судьба Бэббиджа – это трагическая судьба ученого, так и не увидевшего п л о дов своего тру да. До самого своего конца он заявлял, что ненавидит жизнь, людей и Английс кое правительство. Когда он 14 декабря 1871 года почувств о вал себя плохо, он сказал л ишь одно: «Долгожданное время приходит!». Он умер в этот же день, вечером, н а руках у собственного сына, не дожив до вос ь мидесятилетия всего нескольких дней. На похо ронах человека, предвосхити в шего развитие вычислительной техники на сотни лет впере д, присутствовало всего лишь несколько близких друзей. ЗАКЛЮЧЕ НИЕ Великий английский ученый Чарльз Бэббидж попытался на механической о снове создать машину, принадлежащую электронному периоду. Соответстве н но, это его начин ание просто не могло завершиться успехом. Тем не менее, это же несоответс твие подчеркивает гениальность Бэббиджа: задолго до возни к новения электро нных вычислительных машин он разработал принципы п о строения машин, основные их узлы, ус тановил возможности вычислительных машин и предсказал пути их дальней шего ра з вития . При изучении творчества Бэббиджа поражает даже пр остое перечисление проблем, к оторые он поставил и пытался разрешить, одни более успешно, другие менее, в аналитической машине: 1) р азработка основного состава блоков; 2) планирование большого объема памяти; 3) разделение арифметического и запоминающего устро йства; 4) примен е ние изменя емой программы вычислений; 5) п ередача управления с помощью условного пер е хода; 6) работа с адресами и кодами команд; 7) контроль с читыванием; 8) наличие библиотеки подпрограмм; 9) применение перфокарт, печ атание да н ных ввода и выво да и некоторые другие. Подавляющее большинство из идей Бэббиджа были реа лизованы спустя сто с лишним лет. Каждое новое открытие в современной науке заставляет по-новому смотрет ь на достижения прошлых веков . Если в конце прошлого и н а чале нашего века имя Бэббиджа было почти забыто, а его работы не были оцен ены и поняты, то с развитием ЭВМ интерес к его работам и личности возрос. Бэббидж предстает перед нами как гениальный ученый, во многом предвосхитивший развитие вычислитель ной техники, ставшей важнейшим проявлением современной научно-технической революции . БИБЛИОГРАФИ Я 1. Дорофеева А. В. Чарльз Бэббидж и его аналитическая машина: Ра з раб. проекта вычисл. машины с про-гр. упр. англ. математик ом в середине 40-х годов XIX в. //Новы е методы и средства обучения - В огл. авт.: Дор о феева В. В . - М. - 1993. - С. 65-69. 2. Дорофеева А. В. Чарльз Бэббидж и его аналитическая машина: [О жизни и деятельности англ. математика, 1791-1871] // Математика в шк. - 1995. – №2. - С. 78-80. 3. И.А. Апок ин, Л.Е.Майстров, И.С. Эдлин «Чарльз Бэббидж». 4. Большая энциклопедия Кирилл а и Мефодия – 2004. Статьи «Чарльз Бэ б бидж» и «Ада Лавлейс». 5. Интернет-сайт: http : / joinbiz . ru . Статья: «Чарльз Бэббидж. Челов ек, опер е дивший свою эпох у». 6. Интернет-сайт: http :/ eakolesnikov . ru . Статья «Краткая история перфо карт».
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Дорогую шубу каждая женщина должна иметь в молодости! Потому что в старости с горечью понимаешь, что шуба выглядит гораздо лучше тебя!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по информатике и информационным технологиям "Аналитическая машина Чарльза Бэббиджа", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2017
Рейтинг@Mail.ru