VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Эволюция счётных устройств
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Вычислительная техника является важнейшим компонентом процесса вычислений и обработки данных. Первыми приспособлениями для вычислений были, вероятно, всем известные счётные палочки, которые и сегодня используются в начальных классах многих школ для обучения счёту. Развиваясь, эти приспособления становились более сложными, например, такими как финикийские глиняные фигурки, также предназначаемые для наглядного представления количества считаемых предметов. Такими приспособлениями, похоже, пользовались торговцы и счетоводы того времени.
Постепенно из простейших приспособлений для счёта рождались всё более и более сложные устройства. Несмотря на простоту ранних вычислительных устройств, опытный счетовод может получить результат при помощи простых счётов даже быстрее, чем нерасторопный владелец современного калькулятора. Естественно, производительность и скорость счёта современных вычислительных устройств уже давно превосходят возможности самого выдающегося расчётчика-человека.
Цель нашей работы: изучить эволюцию счётных устройств
Задачи:
1. Познакомиться с разными видами счётных устройств.
2. Сравнить возможности различных счетных устройств.
Глава 1
Основными этапами развития вычислительной техники являются:
СЧЕТ НА ПАЛЬЦАХ
СЧЕТНЫЕ УСТРОЙСТВА
I Самыми первыми человеческими помощниками в счёте были пальцы.
II СЧЕТНЫЕ УСТРОЙСТВА
1)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. Счёт осуществлялся с помощью размещённых на полосах камней или других подобных предметов.
2)СЧЕТЫ
Простое механическое устройство для выполнения арифметических расчётов, согласно одной версии происходят от китайского счётного приспособления суаньпань, согласно другой имеют собственно русское происхождение. Представляют собой раму, имеющую некоторое количество спиц; на них нанизаны костяшки, которых обычно по 10 штук.
3)ПАЛОЧКИ НЕПЕРА
Джон Непер в 1617 году выпустил книгу, в которой предложил новый метод проведения операции умножения с помощью специальных палочек.
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.
4)ЛОГАРИФМИЧЕСКАЯ ЛИНЕЙКА
В 1620-е годы Эдмунд Уингейт и Уильям Отред изобрели первую логарифмическую линейку. Линейка позволяет выполнять несколько математических операций, в том числе умножение и деление чисел, возведение в степень (чаще всего квадрат и куб), вычисление квадратных и кубических корней и другие операции.
5)ВЫЧИСЛЯЮЩИЕ ЧАСЫ ШИККАРДА
В 1623 году немецкий ученый, востоковед, астроном, математик и землемер, профессор Тюбинского университета Вильгельм Шикард изобрел замысловатый прибор, получивший название “Часы со счетом” или “Считающие часы“.
Это первое механическое устройство, которое могло совершать четыре арифметические операции: вычитание, сложение, умножение и деление.
6)СУММИРУЮЩАЯ МАШИНА ПАСКА́ЛЯ
Француз Блез Паскаль начал создавать суммирующую машину «Паскалину» в 1642 году в возрасте 19 лет.
Машина представляла собой механическое устройство в виде ящичка с многочисленными связанными одна с другой шестерёнками. Складываемые числа вводились в машину при помощи соответствующего поворота наборных колёсиков
7)МЕХАНИЧЕСКИЙ КАЛЬКУЛЯТОР ЛЕЙБНИЦА
Был создан Лейбницем в 1673 году. Сложение чисел выполнялось при помощи связанных друг с другом колёс. Движущаяся часть и специальная рукоятка, позволявшая крутить ступенчатое колесо , позволяли ускорить повторяющиеся операции сложения, при помощи которых выполнялось деление и перемножение чисел. Необходимое число повторных сложений выполнялось автоматически.
8)СЧЕТНАЯ МАШИНА ЯКОБСОНА
Первое из механических вычислительных устройств, созданное на территории СССР. Машина оперировала с числами длиной 9 десятичных разрядов и предназначалась для сложения и вычитания. Важная черта машины Якобсона – она была надежной и удобной в работе и, как следствие этого, практически используемым устройством.
9)АРИФМОМЕТР ГАНА
В 1778 Филипп Ган создаёт свой арифмометр, отличительной чертой которой является круглая форма конструкции и наличие в ней ступенчатых валиков Лейбница. Каждый из валиков оканчивался стержнем с десятью делениями от 0 до 9.
10)АРИФМОМЕТР ТОМАСА
Механизм жестко крепится в деревянном ящике-футляре и закрыт двумя металлическими панелями, слева имеется вспомогательный ящичек для запасных частей, бумаги и т.п. Основу конструкции составляют ступенчатые валики Лейбница.
11)РАЗНОСТНАЯ МАШИНА БЭББИДЖА
В 1822 году Чарльз Бэббидж создал первую небольшую модель своего аппарата, получившего название "разностная машина". Разностная машина могла управлять шестизначными числами и выражать в числах любую функцию, которая имела постоянную вторую разность. Ценность разностной машины Чарльза Бэббиджа в том, что она могла не только производить один раз заданное действие, но и осуществлять целую программу вычислений.
12)СЧИСЛИТЕЛЬ КУММЕРА
Изобретен перербургским учителем музыки Г.Куммером в 1846 году и назван "счетный снаряд" (позже его стали именовать "счислителем"). Основным элементом конструкции прибора являются зубчатые счетные рейки. Размер прибора с игральную карту.
13)АРИФМОМЕТР ОДНЕРА
Арифмометр был изобретен в 1874 году. Основным элементом устройства являлось так называемое колесо Однера, которое представляло собой колесо с переменным числом зубьев. Колесо Однера имело девять зубцов, угол между двумя из них представлялся за единицу. В арифмометре имелось по одному колесу, которое предоставлялось одному разряду. Работало оно так: количество зубцов, которые выдвигались рычагом равнялось устанавливаемой цифре.
14)АРИФМОМЕТР ЧЕБЫШЕВА
Арифмометр Чебышева состоял из двух основных частей: суммирующей машины, сконструированной в 1878 году, и приставки для умножения, появившейся примерно пятью годами позже. . Это 10-разрядная суммирующая машина с непрерывной передачей десятков. Работа оператора при выполнении сложения на машине Чебышёва была очень простой. С помощью десяти наборных колес (по одному для каждого разряда числа) поочередно вводились слагаемые, а результат считывался в окнах считки.
15)АРИФМОМЕТР «ФЕЛИКС»
«Феликс» — самый распространённый в СССР арифмометр. Назван в честь Феликса Дзержинского . Выпускался с 1929 по 1978 годы общим тиражом несколько миллионов. Арифмометр оборудован ползуночками, с помощью которых указывается положение запятой, а также рычажком для сдвига каретки. Для вывода числа в арифмометре использовались счетчики. Они представляют собой колеса с цифрами. Особенностью такого счетчика было перенесение единицы в старший разряд при переполнении разряда.с помощью рычажков осуществлялся ввод чисел соответствующего разряда. При сложении и вычитании достаточно выполнить два последовательных оборота ручки
16)ПЕРВЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ
В 1961 году фирма "Bell" выпускает первый в мире электронный калькулятор "Anita МК8" на газоразрядных лампах. Это был очень громоздкий калькулятор с клавиатурой.
17)СОВРЕМЕННЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ
Калькулятор – это аппарат, уже укоренившийся, как в повседневной жизни, так и в профильных отраслях. С помощью него можно производить разные по сложности операции, что заметно упрощает и делает комфортной любую работу, требующую расчетов. Это изобретение является полезной находкой для нашего времени, где расчеты, цифры и числа играют далеко не последнюю роль.
Глава II
Мы решили провести вычисления на некоторых счётных устройствах и определить время, потраченное на получение результата.
|
Затраченное время |
|
|
Счёт на пальцах |
Счёт в пределах двадцати, невозможно использовать для больших чисел |
|
Счёт на счётах |
Расчёт простого примера с трёхзначными числами – 20с, ещё 20минут, т к учились пользоваться счётами |
|
Счёт на калькуляторе |
Расчёт простого примера с трёхзначными числами – 7 с. |
Выводы и результаты исследования
История счётных устройств насчитывает много веков. За это время устройства стали меньше, быстрее и много функциональней.
Список литературы:
http://fb.ru/article/430372/schetnaya-mashina-leybnitsa-printsip-rabotyi-god-sozdaniya-i-foto
http://www.kunstkamera.ru/museums_structure/sluzhby_i_podrazdeleniya/exhibitions_dep/exhibitions_archive/virtualnye_vystavki1/yakobson/
https://www.itcon-s.com/mexanicheskaya-schetnaya-mashina-shikarda-1623.html
http://alple.net/arif-ru/art5.htm
https://dedpodaril.com/interesno/arifmometr-feliks.html
https://studbooks.net/2347992/tehnika/arifmometr_tomasa
http://www.calculator888.ru/blog/istoriya/kalkulator-delaet-nashu-zizn-proshe.html
https://ru.wikipedia.org/wiki/