Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа № 6 им.
с углубленным изучение отдельных предметов городского округа Самара
Реферат на тему:
«Совершенствование вычислительных машин. Арифмометр»
Выполнил:
Миняшов Виталий,
учащийся 9 М класса
Руководитель:
учитель математики высшей
категории
Самара, 2014
Содержание
Введение…………………………………………………………..…....3
- 1 Устройство арифмометров……………………………………….…4 2. Краткая характеристика арифмометра Однера…………….……5 3. Хронология развития вычислительной техники…………….…...8 4. Модели арифмометров…………………………………….…….…9 5. Чебышева и ……………………...10 6. Использование……………………………………………………...10
- 6.1 Сложение и вычитание 6.2 Умножение 6.3 Деление
Введение
Помогая разгребать завалы, скопившиеся в старом шкафу, я обнаружил интереснейший прибор. Прибор пылился в самом дальнем углу достаточно долгое время, отчего на нём осел внушительный слой пыли. Доставал его с большими усилиями, так как для своих габаритов он был довольно тяжёлый. Когда я стряхнул пыль, перед моими глазами оказался странный агрегат, по всей видимости, советской эпохи. Сидевший рядом, мирно попивающий чаёк, дедушка вдруг воскликнул: “Да это жеФеликс! Мы на таких считали”. Оказалось, это был достаточно распространённый арифмометр советского времени “Феликс М”, являющийся разновидностью арифмометра Однера.
Актуальность темы.
Шведский инженер Вильгодт Теофил Однер изобрел точную и практичную механическую вычислительную машину – арифмометр–самое значительное изобретение Однера, изготовленный им, как подтверждают исследования, в 1891годунаиболее совершенная машина этогорода в тот период. Внес большой вклад в развитие вычислительной техники.
Цель работы:
исследовать научное творчество Однера в области механики иоценить степень влияния на развитие вычислительной техники одного из механизмов, созданных ученым, арифмометра.
Задачи :
- выявить источники и литературу по теме работы;
- проанализировать документы по изучаемому вопросу;
- собрать аргументы в пользу или против существующих в научной литературе предположений, гипотез, концепций, точек зрения по изучаемому вопросу;
-сделать выводы о роли исследуемого объекта в истории;
-провести сравнительный анализ аналогичных устройств того времени.
Объект исследования:
математическое творчество великого ученого XIX века .
Предмет исследования:
роль арифмометра Однера в развитии вычислительной техники.
Метод исследования:
анализ продуктов деятельности (творчества) различных авторов по теме «Арифмометр Однера».
Проверить устройство в “бою” не получилось, аппарат был неисправен. Лесть и исправлять поломки было боязно, но всё же пришлось. Не смотря на то, что у меня не было опыта работы с арифмометром, я быстро разобрался в его внутреннем устройстве и понял принцип действия. По всей видимости, неисправность была связана с одним из зубцов на главном вале. На устранение этой проблемы потребовался не один час…
В результате у меня получился вполне работающий арифмометр.
Устройство арифмометра.
1 — ручка для сложения/вычитания
2 — основная панель
3 — блокиратор
4 — рычаг сброса счетчика
5 — счетчик оборотов
6 — панель результата
7 — рычаг сдвига
8 — рычаг сброса результата
Краткие характеристики
Тип | рычажный арифмометр Однера без передачи десятков в счётчике оборотов |
Операции | Сложение, вычитание, умножение, деление |
Автоматизация | отсутствует |
Дополнительные функции | отсутствуют |
Скорость вращения | 140-150 об/мин |
Производительность работы | при умножении 5-значных чисел на 4-значные: 115 операций в час, при делении 5-значных чисел на 4-значные: 85 операций в час. |
Страна выпуска | СССР |
Время выпуска | с 1929 по 1978 аналогичные модели выпускались с 1870-х по 1970-е годы |
Цена | 11-15 рублей |
Масса | 6 кг |
Выпущено машин | в 1958 —170 тысяч в 1969 — 300 тысяч в 1970 — 203 тысячи |
Аналогичные машины | Германия: Brunsviga, Thales, Triumphator, Walther Швеция: Odhner |
Арифмометр умеет производить четыре арифметических действия – сложение и вычитание, деление и умножение. Для сложения и вычитания достаточно прокрутить ручку один раз, и несколько раз для умножения и деления.
Модель оказалась настолько удачной, что ее разнообразнейшие модификации более чем полвека выпускались во многих странах мира.
Арифмометр "Феликс" имеет в верхней части девять прорезов, в которых передвигаются рычажки. Сбоку прорезов нанесены цифры. Внизу под рычагами находятся два ряда окошечек, одни, более крупные, в размеретринадцати справа, другие, меньшие, слева, в размере восьми. Ряд окошечек справа образует панель результата, а ряд слева счетчик оборотов. Номер окошечка на счетчике указывает место единиц какого-либо разряда числа, стоящего на этом счетчике.
Справа и слева каретки располагаются барашки, служащие для обнуления этих счетчиков. Проворачивая барашки до тех пор, пока они не щелкнут, мы убираем все цифры на счетчиках, оставляя нули.
На коробке машины справа от прорезов имеются две стрелки, на концах которых стоят плюс ( + ) и умножить ( * ), минус ( - ) и разделить ( : ). С правой стороны машины имеется ручка.
С железным “Феликсом” в своё время на “ты” был практически любой бухгалтер.
Его появление было настоящим прорывом в цифровом мышлении. Экспериментальный вариант арифмометра появился еще в 1890 году. Аппарат оказался настолько удачным, что его различные модификации более полувека выпускались во многих странах мира.
В Советском Союзе “Феликс” появился в 50-х годах прошлого столетия.
Любопытно, что бухгалтеры-экономисты, привыкшие к работе на счетах, неохотно осваивали этот инструмент. Хотя принцип работы “Феликса” достаточно прост: при помощи специальных рычажков устанавливались нужные цифры в нужных разрядах, а потом оставалось крутануть ручку столько раз, на какое число следовало умножить, а если нужно разделить — ручку крутили в обратную сторону. Правда, трескотня от работы с “Феликсом” стояла изрядная. Со временем крутить ручку надоело, и инженерные умы изобрели электрические счетные машины, производившие арифметические действия автоматически или полуавтоматически.
На смену “Феликсу” явился ВК-1. Эта вычислительная машина с тем же принципом работы, что и “Феликс”, только с клавишным управлением. Но, тем не менее, производительность ВК-1 по сравнению с “Феликсом” возросла приблизительно в три раза, да и шума от нее было меньше. Выпускалось несколько разновидностей этих клавишных машин: с ручным приводом, полуавтоматические с электродвигателем и автоматические.
Краткие характеристики
Тип | механический десятиклавишный арифмометр Однера |
Страна выпуска | СССР |
Время выпуска | с 1951 по начало 1970-х |
Цена | 750 рублей |
Масса | 7 кг |
Аналогичные машины | Facit TK, Facit NTK, Facit C1-13, другие модели фирмы Facit (не столь похожи), несколько иностранных клонов моделей Facit. |
Хронология развития вычислительной техники
Изобретение | Время | Пояснение |
Абак — инструмент для счета | Более 5-ти веков назад | Предшественник костяных счет. |
Логарифмическая линейка | 1654 г. (Роберт Биссакар) 1657 г. (Сет Партридж) | Создана на основе логарифмических таблиц Джона Непера. До середины XX века – основной прибор для инженерных и научных расчетов. |
Механическая суммирующая машина Паскаля | 1642 г. | 8-ми разрядная десятичной системы счисления (8 колесиков с 10-ю зубьями каждый). |
Арифмометр Лейбница | 1672 г. | Механический калькулятор, выполняющий операции сложе- ния — вычитания, умножения — деления, возведения в степень, извлечение квадратных и кубических корней. Использовалась двоичная система счисления. |
Первый коммерческий арифмометр Тома де Кольмара | 1820 г. | Арифмометр, выполняющий операции умножения и деления. |
Аналитическая машина Чарльза Беббиджа | 1830 г. | Попытка создать универсальную аналитическую машину для вычислений без участия человека. Программы вводились в нее записанные на перфокартах из плотной бумаги. |
Механический арифмометр – прародитель «Феликса» | 1880 г. | Вильгодт Теофил Однер в России создал арифмометр с зуб- чатыми колесами, в 1890 году наладил производство таких устройств. Под названием «Феликс» они выпускались до 50-х годов XX века. |
Первая электроме- ханическая счетная машина – табулятор | 1888 г. | Герман Холлерит создал счетную машину, в которой ин- формация с перфокарт расшифровывалась электрическим током. |
Абак
От латинского “доска”— счётная доска, применявшаяся для арифметическихвычислений приблизительно с V века до н. э. в Древней Греции, Древнем Риме.
Доска абака была разделена линиями на полосы, счёт осуществлялся с помощью размещённых на полосах камней или других подобных предметов. Камешек для греческого абака назывался псифос; от этого слова было произведено название для счёта — псифофория.
Модели арифмометров.
Модели арифмометров различались в основном по степени автоматизации (от неавтоматических, способных самостоятельно выполнять только сложение и вычитание, до полностью автоматических, снабженных механизмами автоматического умножения, деления и некоторыми другими) и по конструкции (наиболее распространены были модели на основе колеса Однера и валика Лейбница). Следует сразу же отметить, что неавтоматические и автоматические машины выпускались в одно и то же время — автоматические, конечно, были гораздо удобнее, но они стоили примерно на два порядка дороже неавтоматических.
Неавтоматические арифмометры на колесе Однера
- «Ариимометръ системы » — первые арифмометры этого типа. Выпускались при жизни изобретателя (примерно 1880—1905 гг.) на заводе в Петербурге. «Союз» — выпускался с 1920 г. на Московском заводе счётных и пишущих машин. «ОригиналДинамо» выпускался с 1920 г. на заводе «Динамо» в Харькове. «Феликс» — самый распространённый арифмометр в СССР. Выпускался с 1929 по конец 1970-х.
Автоматические арифмометры на колесе Однера
- Facit CA 1-13 — один из самых маленьких автоматических арифмометров ВК-3 — его советский клон.
Биография Чебышева
Пафнумтий Львомвич Чебышев — русский математик и механик, родился 14 мая1821 года в городе ОкатовоБоровского уезда Калужской губерниив семье богатого землевладельца, представителя старинного русского дворянского рода Чебышёвых. Первоначальное воспитание и образование получил дома, грамоте его обучила мать Аграфена Ивановна, арифметике и французскому языку — двоюродная сестра Авдотья КвинтилиановнаСухарёва. Кроме того, с детства Пафнутий Львович занимался музыкой.
Биография Однера
Вильгодт Теофил Однер является изобретателем арифмометра, родился 10 августа 1845 г. в шведском городе Дэльби, в 1866 г. окончил Стокгольмский технологический институт, а в 1869 г. вместе с институтом переехал в Петербург, где и оставался до конца жизни.
- В 1868 году он приехал в Петербург, где и остался до конца своей жизни. В 1877 г. На заводе был выпущен первый арифмометр Однера. В 1878 г. Однер поступил на службу в «Экспедицию заготовления государственных бумаг», на фабрику, где печатали деньги. В 1886 г. Однер находит себе компаньона — английского подданного . Вместе они создают небольшойфабрику“Однера-Гиля”, который изготовляет папиросные и полиграфические машины, различные приборы, а с 1890 г. Начинает выпускать свои арифмометры.
Использование.
Принцип действия оказался довольно простым:
Сложение и Вычитание
Шаг первый. Привести каретку в начальное положение, обнулить счётчик оборотов и панель результата. Для этого надо поднять вверх рычаг сдвига, передвинуть каретку до упора влево и зафиксировать её, опустив рычаг сдвига вниз и произвести по одному обороту рычага сброса счетчика и рычага сброса результата на себя.
Шаг второй. На основной панели выставляем нужное число, для этого двигаем рычажки, каждый рычажок отвечает за свой разряд.
Шаг третий. Затем, для дальнейших операций требуется занести число на панель результата. Для этого делаем один полный оборот рукоятки от себя.
Шаг четвёртый. На данном этапе заново выставляем на основной панели число, которое надо прибавить или отнять. После делаем один полный оборот ручки, для сложения на себя, для вычитания от себя. На панели результата отобразится результат выполнения операции, а на счётчике оборотов будет вино число два, если выполнялась операция сложения, что соответствует числу полных оборотов рукоятки или числу выполненных операций, при выполнении операции вычитания на счётчике выставится ноль.
Умножение
Шаг первый. Выполнить первый и второй шаги из вышеописанного принципа сложения и вычитания.
Шаг второй. Теперь работаем по отдельности с каждым разрядом, начиная с единиц.
Шаг третий. Делаем полные обороты рукоятки от себя, их количество определяется цифрой в разряде числа, на которое требуется умножить. Затем, если не закончились разряды в множителе, сдвигаем каретку, для этого поднимаем рычаг сдвига и сдвигаем каретку вправо на одно деление, зафиксировать её, опустив рычаг сдвига вниз, повторяем шаг три.
Шаг четвёртый. На панели результата отобразится результат выполнения операции, а на счётчике оборотов будет вино число, равное множителю, что соответствует числу полных оборотов рукоятки или числу выполненных операций.
Деление
Шаг первый. Выполнить первый, второй шаги из вышеописанного принципа сложения и вычитания.
Шаг второй. Делимое установить на панели результата так, чтобы цифра высшего разряда находилась в крайней левой части этого счетчика. Обнулить счётчик оборотов.
Шаг третий. Затем установить на главной панели делитель, начиная с крайнего левого разряда. Каретку поставить в такое положение, чтобы из стоящего на результирующем счетчике делимого можно было вычесть делитель, причем так, что если сдвинуть каретку вправо на одно место, то вычитание стало бы невозможным.
Шаг четвёртый. После этого вращать ручку от себя до тех пор, пока на панели результата не останется число, меньшее делителя. Тогда передвинуть каретку на одно место влево и повторить шаг третий, пока число на панели результата не станет меньше делителя.
Шаг пятый. На счётчике результата появится частное от деления.
Рассмотрим случай деления 8765 на 432:
Выставьте на рычажках делимое (8765). Переместите консоль на пятый разряд (на четыре шага вправо). Отметьте конец целой части делимого металлическими «запятыми» на всех счётчиках (запятые должны стоять в столбик перед цифрой 5). Поверните ручку от себя. При этом делимое вводится в счётчик суммирования. Сбросьте счётчик прокруток. Выставьте на рычажках делиПереместите консоль так, чтобы старший разряд делимого совместился со старшим разрядом делителя, то есть на один шаг вправо. Крутите ручку на себя, пока не получите отрицательное число (перебор, отмечаемый звуком колокольчика). Верните ручку на один оборот обратно. Переместите консоль на один шаг влево. Проделывайте пункты 8 и 9 до крайнего положения консоли. Результат — модуль числа на счётчике прокруток, целая и дробная части разделены запятой. Остаток — на счётчике суммирования.Заключение.
Для творчества Однера характерно разнообразие исследования, умение
достигать элементарными средствами фундаментальных результатов, стремление
связать проблемы математики с вопросами естествознания и техники. Открытие Однера обусловлено прикладными исследованиями, главным образом в теории механизмов.
был внесен практический вклад в развитие отечественных вычислительных устройств. Арифмометр получил широкое распространение из –за его простоты и надежности.
