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
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
Купившему книгу "Как бросить пить, курить, ходить по бабам" - пистолет с одним патроном в подарок.
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 - 2016
Рейтинг@Mail.ru