Вычислительные машины Конрада Цузе

Вычислительная машина Ч. Беббиджа

Идея создания универсальной большой вычислительной машины (Great Calculating Engine) принадлежит профессору математики Кембриджского университета (Великобритания), члену Лондонского Королевского Общества Чарльзу Беббеджу (Charles Babbage, 1792 – 1871; чл.-корр. Петербургской АН с 1832 г).

Наличие ошибки при вычислениях с помощью логарифмических таблиц побудило британского математика к созданию машины разностей, суть работы которой заключалась в интерполяции результатов при вычислении логарифмов.

Он имел замысел создать механический цифровой компьютер (или, говоря иначе, арифмометр с программным управлением). Проект ВМ был разработан в 1833 г.

В машине должны использоваться зубчатые колеса, каждое из которых могло находиться в одном из 10 положений. В идею машины было заложено использование дополнения до 10 при работе с отрицательными числами.

Механическая машина Ч. Беббеджа по своей функциональной структуре была достаточно близка к первым электронным ВМ. В ней были:

o арифметическое устройство,

o запоминающие устройства,

o устройства управления,

o устройства ввода-вывода информации.

Автоматизация вычислений обеспечивалась устройством управления, которое работало в соответствии с программой – последовательностью закодированных действий на перфокартах. В машину Ч. Беббеджа закладывалась возможность изменять ход программы в зависимости от полученного результата (на современном языке – команда условного перехода).

Машина должна была быть построена из нескольких тысяч счетных колес, иметь запоминающее устройство емкостью 1000 50-разрядных чисел и встроенные таблицы логарифмов и других элементарных функций.

В 1835 г. была построена простейшая конфигурация ВМ, которая применялась для логарифмирования и решения алгебраических уравнений.

Проект Ч. Беббеджа опережал запросы времени, технические и технологические возможности реализации. Он был дорогостоящим. Именно поэтому Британский Парламент в 1842 г. прекратил оплату проекта по гранту. Ч. Беббедж продолжал работу над проектом более 30 лет.

Первая вычислительная машина для решения дифференциальных уравнений была создана в России в 1904 г. кораблестроителем, механиком и математиком А.Н. Крыловым (1863 – 1945; академик Петербургской АН с 1916 г.).

Модель Z1 была построена в 1938 году; это первый в мире цифровой механический компьютер с программным управлением. Архитектурными особенностями Z1 являлись также: двоичная кодировка и система представления чисел с плавающей запятой.

При этом длина числа составляла 21 разряд, из которых 1 разряд отводился под знак числа, 7 разрядов предназначались для порядка и его знака, 13 разрядов – для мантиссы.

Вычислительная машина Z1 – по сути тестовая модель, которая никогда не применялась для практических целей.

Модель Z2 была создана в 1940 году, в ней впервые были применены электро-механические реле. В машине Z2 арифметическое устройство и устройство управления были реализованы на реле, а память оставалась механической (от модели Z1).

Такая гибридная конфигурация ВМ была недостаточно надежной и практического применения не нашла.

Модель Z3 – первая в мире двоичная электромеханическая ВМ с программным управлением. Работы по созданию машины Z3 были начаты в 1939 г., а ее монтаж был полностью завершен 5 декабря 1941 г.

Машина Z3 предназначалась для выполнения операций сложения, вычитания, умножения, деления, извлечения квадратного корня и вспомогательных функций (в частности, двоично-десятичных преобразований чисел).

Для представления чисел использовалась двоичная система с плавающей запятой. Длина числа – 22 двоичных разряда, из которых 1 разряд – знак числа, 7 разрядов – порядок или экспонента (в дополнительном коде), 14 разрядов – мантисса (в нормализованной форме).

Быстродействие ВМ при выполнении сложения – 3 или 4 операции в секунду, а время умножения двух чисел составляло 4 – 5 сек.

Дата добавления: 2014-01-13