До механический и механический период реферат

Обновлено: 05.07.2024

Физика – это одна из наук, изучающих природу. Отличительной ее особенностью является то, что она является точной наукой. Физические законы позволяют прогнозировать ход событий в определенных условиях. Проверка этих прогнозов дает возможность оценить точность производимых физических измерений и установить область применения того или иного физического закона.
На основе физических исследований создаются различные области техники, которые, в свою очередь, используются физиками для дальнейшего изучения природных явлений.

Содержание

Введение 3
1. Механическое движение тел 4
2. Силы в физике 11
Заключение 22
Список литературы 23

Вложенные файлы: 1 файл

КСЕ Волков И.С..doc

Министерство Образования Российской Федерации

Новосибирский Государственный Технический Университет

студент группы ЗФ-101

Волков Илья Сергеевич

630020 г. Новосибирск, ул. Тамбовская, 43-93

1. Механическое движение тел

2. Силы в физике

Введение

На основе физических исследований создаются различные области техники, которые, в свою очередь, используются физиками для дальнейшего изучения природных явлений.

Силы и механическое движение тел – важнейшие, фундаментальные вопросы физики. Знать основные законы и принципы из этих разделов науки должен знать и понимать каждый человек.

Цель нашей работы – рассмотреть силы в физике и механическое движение тел.

1. Механическое движение тел

Различные физические объекты от звезд и планет до элементарных частиц называют физическими телами. Тела существуют в пространстве и времени.

Понятия пространства и времени являются первичными, т.е. их нельзя ввести через другие понятия. Согласно современным научным представлениям пространство и время не являются самостоятельными сущностями. Они представляют собой всеобщие и неотъемлемые свойства материи. Пространство трехмерно. Время имеет только одно измерение.

Для того, чтобы обнаружить движение, необходимы, по крайней мере, два тела. Движение всегда относительно. Говорить об абсолютном движении, т.е. о движении тела безотносительно и другому телу или телам, бессмысленно.

Тела, по отношению к которым рассматривается движение других тел, называют телами отсчета. При наблюдении движения отмечают моменты времени, т.е. требуются части.

Тело отсчета и часы образуют систему отсчета.

Тело отсчета + Часы = Система отсчета

Приступая к изучению движения тела, необходимо определить систему отсчета. При этом для описания движения математическими методами с телом отсчета связывают систему координат.

Различные системы отсчета одинаково допустимы при изучении движения, но физические явления протекают, вообще говоря, различно в разных системах отсчета. Очевидно, что исследователь отдает предпочтение той системе (или системам), в которой физическое явление выглядят наиболее просто.

Представим себе тело, находящееся настолько далеко от других тол, что оно не испытывает воздействие с их стороны. В этом случае говорят, что тело движется свободно. Понятно, что свободное движение это - физическая абстракция, т.е. оно может осуществляться лишь с большой или меньшой степенью точности.

Свободное движение выглядит по-разному в различных системах отсчета. Если же в качестве тела отсчета выбрать свободно движущееся тело, то свободное движение других тел будет выглядеть наиболее просто: оно равномерно и прямолинейно. Это утверждение - один из основных законов природы - закон инерции (или I закон Ньютона).

Закон инерции часто формулируют и следующим образом: существуют системы отсчета, относительно которых свободные тела движутся прямолинейно и равномерно или покоятся. Такие системы отсчета называют инерциальными.

Наконец, приведем утверждение, которое также является одной из формулировок закона инерции: по отношению к инерциальной системе отсчета пространство однородно и изотропно, время однородно. Однородность пространства и времени означает равнозначность (эквивалентность) всех положений свободного тела в пространстве во все моменты времени. Изотропность пространства - эквивалентность различных направлений в нем. Неизменность характера свободного движения тала в инерциальной системе отсчета в любом направлении пространства является очевидным следствием этих свойств.

Если имеется инерциальная система отсчета, то любая другая система отсчета, движущаяся относительно нее равномерно и прямолинейно, также будет инерциальной. Все эти системы равноправны, т.е. изучая физические явления, нельзя отличить одну инерциальную систему от другой.

Законы природы имеют одинаковый вид во всех инерциальных системах отсчета. Это утверждение является одной из формулировок фундаментального закона природы, называемого принципом относительности.

В различных инерциальных системах отсчета формулировки физических законов отличаются, поэтому естественно изучать физические явления в инерциальных системах. Однако следует иметь в виду, что некоторые явления удобно рассматривать в тех или иных инерциальных системах.

Каков ход времени в различных инерциальных системах отсчета? По-разному отвечают на этот вопрос механика классическая (или ньютоновская) и релятивистская (эйнштейновская) механика.

Классическая и релятивистская механики - теории механического движения. Почему для описания одного и того же явления существуют две теории? Как они соотносятся между собой? Прежде, чем продолжить рассмотрение, попытаемся уяснить некоторые общие вопросы построения физической науки.

Познавательные возможности, как отдельного человека, так и всех людей вместе взятых, не в состоянии дать абсолютно полное, исчерпывающее объяснение какому-либо объекту, явлению. Даже такое обыденное явление, как механическое движение, оказывается весьма сложным. Для того, чтобы познать главное, не отвлекаясь на второстепенные детали, в наука принят метод моделирования, состоящий в том, что вместо реального объекта изучается некоторая абстрактная система - модель, сходная в главных чертах с реальным объектом.

Модели формулируются на языке той или иной науки. Изучая физику, проводя физические исследования, мы мыслим моделями - образами физических объектов, процессов, явлений, и строим математические модели, отвечающие этим умозрительным физическим моделям. Одна и та же математическая модель может отвечать различным физическим моделям.

Модель - понятие весьма широкое. Это, например, и материальная точка - образ реального тела, и теория механического движения, которая само, является системой моделей.

Основание физической теории составляют некоторые аксиомы (их называют законами или принципами). Эти фундаментальные законы постулируются, исходя из многолетних наблюдений, экспериментов, размышлений. Примерами фундаментальных законов являются уже рассмотренные закон инерции и принцип относительности, на фундаментальных принципах возводится теория, включающая законы, теоремы и т.п. Они выводятся из этих принципов, достоверность теории (в том числе, аксиом, лежащих в ее основании) проверяется экспериментальными исследованиями. В развитии той или иной теории бывают переломные моменты, когда исследователи сталкиваются с проблемами, разрешение которых требует пересмотра фундаментальных принципов. Так возникают новые теории.

Современная физика представляет собой стройную систему логически связанных между собой моделей. Одна из замечательных ее особенностей состоит в том, что переход к новой более глубокой теории не отвергает старую, а включает ее в систему моделей как некоторый предельный случай новой теории.

Классическая механика стала итогом тысячелетних наблюдений и размышлений людей над природой механического движения. Релятивистская механика является достижением физики 20 века. Это - следующий после классической механики шаг к абсолютному знанию, т.е. релятивистская механика представляет более полное, по сравнению с классической механикой, познание механического движения. Классическая механика следует из релятивистской как частный случай или, говорят, предельным переходом.

В обыденной жизни и в технике мы сталкиваемся с механическим движением, хорошо моделируемым классической механикой, поэтому сосредоточимся главным образом на этой теории.

В основе классической механики лежит представление об абсолютности времени: интервалы времени между событиями не зависят от того, относительно какой инерциальной системы они рассматриваются. Абсолютность времени в классической механике является следствием предположения с том, что взаимодействие (сигнал) распространяется мгновенно.

Объединяя преобразование Галилея и принцип относительности, приходим к принципу относительности Галилея, на котором основывается классическая механика: законы движения формулируются одинаково для любых двух систем отсчета, связанных преобразованием Галилея.

Все физические тела деформируются. Это означает, что со временем относительное расположение частей физических тел изменяется. Тем не менее, часто при изучении движений тел их деформации ввиду, малости можно не принимать во внимание, т.е. считать тела недеформируемыми, абсолютно твердыми.

В абсолютно твердом теле (обычно говорят, твердом теле) положение любой произвольно выбранной точки тела относительно других точек с течением времени не изменяется. Далее при изучении движений реальных тел математическими методами будем основываться на модели абсолютно твердого тела.

Заметим, что приведенное в начале нашей работы определение механического движения относится к недеформируемому телу. В общем случае механическое движение это - перемещение тел по отношению к другим телам и (или) перемещение частей одного и того же тела относительно друг друга.

Рассмотрим твердое (недеформируемое) тело произвольной формы и размеров. Свяжем с телом систему координат Оxyz так, что ее расположение в движущемся теле не изменяется. В системе Оxyz координаты любой из точек тела при любых его движениях остаются неизменными. Это является следствием недеформируемости тела. Говорят, что система координат Оxyz жестко связана с телом. Такую систему называют связанной системой.

Рассмотрим наиболее простые движения связанной системы координат - твердого тела.

1. Поступательное движение. Пусть при движении тела оси связанной системы остаются параллельными самим себе, т.е. Oxyz не испытывает поворотов. Такое движение называют поступательным.

Так как ориентация связанной системы Оxyz в пространстве не изменяется, то поступательное движение тела полностью описывается движением одной его точки. Например, точки О.

Понятно, что свойством оставаться параллельным самому себе при поступательном движении обладает и отрезок, соединяющий любые две точки тола. Это утверждение можно рассматривать в качестве одного из определений поступательного движения.

Можно дать еще и такое определение: при поступательном движении траектории всех точек таковы, что при совмещении совпадают.

Очевидны эквивалентность приведенных определений поступательного движения и следующий из них вывод о том, что изучение поступательного движения тела сводится к рассмотрению движения произвольно выбранной одной его точки.

2. Вращательное движение тела. Пусть точка О остается неподвижной, а при движении тела изменяется лишь ориентация связанных осей. В этом случае говорят, что твердое тело совершает вращательное движение. Описания такого движения математическими методами является весьма громоздким и не входит в наши задачи. Рассмотрим наиболее простой пример вращательного движения тела.

Пусть вращение системы Оxyz (твердого тела) происходит вокруг оси Оz, положение которой в пространстве остается неизменным . В этом случае траектории всех точек тела - окружности, лежащие в плоскостях, перпендикулярных оси Оz , так, что центры окружностей находятся на Оz.

В общем случае положение оси, вокруг которой происходит вращение тела, изменяется со временем.

В заключение заметим, что вращательное движение может совершать только тело. Выражение "вращательное движение точки" лишено смысла.

Сложное движение тела. Движение тела в общем случае представлено как суперпозиция поступательного и вращательного движений:

Сложное движение твердого тела = поступательное движение + вращательное движение.

В кинематике - разделе механики, изучающем геометрические свойства движения тел, выделяют кинематику материальной точки и кинематику твердого тела.

К кинематике точки приходим в следующих двух случаях:

а. При изучении поступательного движения тел. Это движение замечательно том, что оно полностью характеризуется движением одной из точек тела.

Заполняем пробелы — расширяем горизонты!

В истории вычислительной техники можно условно выделить три этапа:

Эти три периода включают всю эволюцию вычислений человечества, начиная от счета на пальцах и до вычислений на современных сверхмощных компьютерах.

Домеханический период

Начнем с домеханического периода: это самый продолжительный период, так как он имел место аж до 17 (!) века.

У многих народов количество пальцев (5, 10, 15 и 20), которыми пользовались при вычислениях, стали основанием соответственно для пятеричной, десятичной, пятнадцатиричной и двадцатиричной систем счисления.

На смену пальцам пришли камешки (либо палочки), которые позднее помещались в контейнеры для удобства счета.

В V веке до н.э. в Греции и Египте получил распространение абак, что переводится с греческого как счетная доска. Вычисления на абаке проводились перемещением камешков по желобам на специальной доске.

Подобные вычислительные инструменты распространялись и развивались по всему миру. Например, китайский вариант абака назывался суан-пан.

Русские счеты

Потомком абака можно назвать и русские счеты. В России они появились на рубеже XVI-XVII веков. А использовались они вплоть до 21 века.

Лет 15 назад иностранцы приходили в восторг, когда видели у нас где-нибудь счеты. Ведь у них такого прибора для вычислений не было. В начальных классах в школах учили считать на счетах где-то до 1970 г.

Механическая эра

Теперь от домеханического периода в истории вычислительной техники перейдем к механическому.

Суммирующая машина Паскаля

В 1642 г. француз Блез Паскаль, в дальнейшем великий математик и физик, в возрасте 19-и лет создал первую счетную машину. Это было механическое устройство в виде ящичка, состоящее из многочисленных шестеренок, связанных одна с другой.

Первоначально она создавалась им для того, чтобы облегчить работу его отца – сборщика налогов, которому приходилось долго корпеть с утомительными расчетами по налогам.

Машина Паскаля работала по следующему принципу: при полном повороте колеса меньшего разряда механизм поворачивает колесо большего разряда на единицу. Так же и на счетах: когда младший разряд косточек заполнен, тогда добавляется косточка к старшему разряду.

Принцип связанных колес, заложенный Паскалем, почти на 3 столетия стал основой для создания последующих модификаций вычислительных устройств.

Арифмометр Лейбница

В 1673 г. великий математик Готфрид Лейбниц, развив идею Паскаля, создал механический арифмометр, на котором можно было выполнять все четыре арифметические операции с многозначными числами:

сложение,
вычитание,
умножение и
деление.

Арифмометр Феликс

В 1880 г. русский изобретатель В.Т.Однер создал арифмометр с зубчаткой с переменным количеством зубцов.

Более того, в 1890 г. он наладил массовый выпуск арифмометров, нашедших применение во всем мире.

Инструкции по сложению и умножению на арифмометре Феликс

Чтобы сложить два числа на арифмометре Феликс, выполните следующие действия:

Выставьте на рычажках арифмометра первое слагаемое.
Поверните ручку от себя (по часовой стрелке). При этом число на рычажках вводится в счётчик суммирования.
Выставьте на рычажках второе слагаемое.
Поверните ручку от себя. При этом число на рычажках прибавится к числу в счётчике суммирования.
Результат сложения — на счётчике суммирования.

Чтобы умножить на небольшое число на арифмометре Феликс, проделайте следующие шаги:

Выставьте на рычажках арифмометра первый множитель.
Крутите ручку от себя, пока на счётчике прокруток не появится второй множитель.
Результат умножения — на счётчике суммирования.

Как видите, с арифмометром все просто: Вы крутите ручку, а умная машина за Вас считает!

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

История развития вычислительной техники

Основная часть. Теоретический обзор литературы. 4

Глава 1. Предпосылки развития вычислительной техники. 4

1.1. Ручной период докомпьютерной эпохи. 4

1.2 Механический этап . 5

1.3. Электромеханический этап. 6

Глава 2. Поколения ЭВМ. 7

2.1 . Первое поколение ЭВМ (1946 – 1958 гг.). 7

2.2. Второе поколение ЭВМ (1959 – 1967 гг.). 8

2.3. Третье поколение ЭВМ (1968 – 1973 гг.). 9

2.4. Четвертое поколение ЭВМ (1974 – 1982 гг.). 10

2.5. Пятое поколение ЭВМ (1983 – . гг.) . 11

Глава 3. Обзор литературы о поколениях ЭВМ. 12
Заключение. Выводы . 13

Список литературы . 14

Приложение 1. Ручной период. 15

Приложение 2. ЭВМ механического этапа. 17

Приложение 3. Первое поколение ЭВМ. 18

Приложение 4. Второе поколение ЭВМ. 19

Приложение 5. Третье поколение ЭВМ. 20

Приложение 6. Четвертое поколение ЭВМ. 21

Приложение 7. Пятое поколение ЭВМ. 22

Потребность в поиске решений все более и более сложных задач и, как следствие, все более сложных и длительных вычислений, поставила человека перед необходимостью находить способы, изобретать приспособления, которые смогли бы ему в этом помочь. Исторически сложилось так, что в разных странах возникли собственные денежные единицы, меры веса, длины, объемов, расстояния и т.п. Для перехода из одной системы измерений в другую требовались вычисления, которые чаще всего могли производить лишь специально обученные люди, постигшие логику математических действий. Их нередко приглашали даже из других стран. И совершенно естественно возникла потребность в изобретении устройств, помогающих счету. Так постепенно стали появляться механические помощники. До наших дней дошли свидетельства о многих таких изобретениях, навсегда вошедших в историю техники.

Компьютер прочно вошел в нашу жизнь, став главным помощником человека. На сегодняшний день в мире существует множество компьютеров различных фирм, различных групп сложности, назначения и поколений. В данном реферате мы рассмотрим историю развития вычислительной техники.

Таким образом, цель нашей работы: рассмотреть историю развития вычислительной техники от древности до наших дней.

Исходя из этого, мы ставим перед собой следующие задачи:

1. Проанализировать литературу и информационные ресурсы по истории вычислительных средств и электронно-вычислительных машин.

2. Составить хронологию событий

На протяжении всего своего существования люди использовали разного рода и конструкции вычислительные аппараты. Некоторые из них и по сей день используются в повседневной жизни, а некоторые затерялись в переулках времени.

Основная часть. Теоретический обзор литературы

В этой части мы рассмотрим основные этапы развития вычислительной техники, проведем теоретический обзор литературы и информационных ресурсов.

Глава 1. Предпосылки развития вычислительной техники

В этой главе мы рассмотрим ручной период докомпьютерной эпохи, механический этап и электромеханический этап развития вычислительной техники.

1.1. Ручной период докомпьютерной эпохи

Ручной период начался на заре человеческой цивилизации. Фиксация результатов счета у разных народов на разных континентах производилась разными способами: пальцевый счет, нанесение засечек, счетные палочки, узелки и т.д. (Приложение1, рис. 1, рис.2)

1.2. Механический этап

1623 г. – немецкий ученый В. Шиккард описывает и реализует в единственном экземпляре механическую счетную машину, предназначенную для выполнения четырех арифметических операций над шестиразрядными числами.

1642 г. – Б.Паскаль построил восьмиразрядную действующую модель счетной суммирующей машины. Впоследствии была создана серия из 50 таких машин, одна из которых являлась десятиразрядной. Так формировалось мнение о возможности автоматизации умственного труда.

1673 г. – немецкий математик Лейбниц создает первый арифмометр, позволяющий выполнять все четыре арифметических операции.

1881 г. – организация серийного производства арифмометров. [3]
Арифмометры использовались для практических вычислений вплоть до шестидесятых годов XX века.

В этот период английский математик Чарльз Бэббидж выдвинул идею создания программно - управляемой счетной машины, имеющей арифметическое устройство, устройство управления, ввода и печати. Первая спроектированная Беббиджем машина, Разностная машина, работала на паровом двигателе. Второй проект Бэббиджа — аналитическая машина , использующая принцип программного управления и предназначавшаяся для вычисления любого алгоритма. Проект не был реализован, но получил широкую известность и высокую оценку ученых.

Работающая модель была шестицифровым калькулятором, способным производить вычисления и печатать цифровые таблицы. Главным достижением этой эпохи можно считать изобретение арифмометра ученым, по имени Однер. Главная особенность изобретения Однера заключается в применении зубчатых колес с переменным числом зубцов вместо ступенчатых валиков. Оно проще валика конструктивно и имеет меньшие размеры. Первоначально появление в этот период ЭВМ не очень повлияло на выпуск арифмометров, прежде всего из-за различия в назначении, а также в стоимости и распространенности. [9] (Приложение 2, рис. 6, рис. 7, рис. 8, рис. 9, рис. 10, рис.11)

1.3. Электромеханический этап

Электромеханический этап развития вычислительной техники явился наименее продолжительным и охватывает около 60 лет – от первого табулятора Г. Холлерита до первой ЭВМ ENIAK (1945).

Предпосылками создания проектов этого типа явились как необходимость проведения массовых расчетов, так и развитие прикладной электротехники. Классическим типом средств электромеханического этапа был счетно-аналитический комплекс, предназначенный для обработки информации на перфокарточных носителях. Значение работ Холлерита для развития ВТ определяется двумя факторами. Во-первых, он стал основоположником нового направления в вычислительной техники – счетно-перфорационного с соответствующим им оборудованием для широкого круга экономических и научно-технических расчетов. Это направление привело к созданию машиносчетных станций, послуживших прообразом современных вычислительных центров. [ 7]

Во-вторых, даже в наше время использование большого числа разнообразных устройств ввода/вывода информации не отменило полностью использование перфокарточной технологии. Заключительный период электромеханического этапа развития вычислительной техники характеризуется созданием целого ряда сложных релейных и релейно-механических систем с программным управлением, характеризующихся алгоритмической универсальностью и способных выполнять сложные научно-технические вычисления в автоматическом режиме со скоростями, на порядок превышающими скорость работы арифмометров с электропроводом. Эти аппараты можно рассматривать в качестве прямых предшественников универсальных ЭВМ.

Глава 2. Поколения ЭВМ

А теперь мы бы хотели рассказать о современных ЭВМ, об их истории и развитии.
Электронно-вычислительные машины у нас в стране принято делить на поколения. Для компьютерной техники характерна прежде всего быстрота смены поколений - за ее короткую историю развития уже успели смениться четыре поколения и сейчас мы работаем на компьютерах пятого поколения. Что же является определяющим признаком при отнесении ЭВМ к тому или иному поколению? Это, прежде всего, их элементная база (из каких в основном элементов они построены), и такие важные характеристики, как быстродействие, емкость памяти, способы управления и переработки информации. Конечно же, деление ЭВМ на поколения в определенной мере условно. Существует немало моделей, которые по одним признакам относятся к одному, а по другим - к другому поколению. И все же, несмотря на эту условность поколения ЭВМ можно считать качественными скачками в развитии электронно-вычислительной техники.

2.1. Первое поколение ЭВМ (1946 — 1958 гг.)

Элементной базой машин этого поколения были электронные лампы – диоды и триоды. В 1946 г. американские инженер-электронщик Дж. П. Эккерт и физик Дж.
У. Моучли в Пенсильванском университете сконструировали, по заказу военного ведомства США, первую электронно-вычислительную машину - “Эниак” (Electronic Numerical Integrator and Computer. Она выполняла за одну секунду 300 умножений или 5000 сложений многоразрядных чисел. Размеры: 30 м в длину, объём - 85 м 3 , вес - 30 тонн. Использовалось около 20000 электронных ламп и 1500 реле. Мощность ее была до 150 кВт.

Первая машина с хранимой программой - ”Эдсак” - была создана в Кембриджском университете (Англия) в 1949 г. Время выполнения сложения было 0,07 мс, умножения - 8,5 мс. В 1948г. году академик Сергей Алексеевич Лебедев предложил проект первой на континенте Европы ЭВМ – Малой электронной счетно-решающей машины (МЭМС). В 1951г. МЭСМ официально вводится в эксплуатацию, на ней регулярно решаются вычислительные задачи. Машина оперировала с 20 разрядными двоичными кодами с быстродействием 50 операций в секунду, имела оперативную память в 100 ячеек на электронных лампах. В 1951 г. была создана машина “Юнивак”(UNIVAC) - первый серийный компьютер с хранимой программой. В этой машине впервые была использована магнитная лента для записи и хранения информации. Вводится в эксплуатацию БЭСМ-2 (большая электронная счетная машина) в 1952-1953 гг. с быстродействием около 10 тыс. операций в секунду. Машины, созданные во время этого поколения, предназначались для решения сравнительно несложных научно-технических задач. К этому поколению ЭВМ можно отнести: М-1, М-2, М-З, “Стрела”, “Минск-1”, “Урал-1”, “Урал-2”, “Урал-3”, M-20, "Сетунь", "Раздан". Они были значительных размеров, потребляли большую мощность, имели невысокую надежность работы и слабое программное обеспечение. Быстродействие их не превышало 2–3 тысяч операций в секунду, емкость оперативной памяти—2К или 2048 машинных слов (1K=1024) длиной 48 двоичных знаков. В машинах первого поколения были реализованы основные логические принципы построения электронно-вычислительных машин и концепции Джона фон Неймана, касающиеся работы ЭВМ по вводимой в память программе и исходным данным (числам). В вычислительных машинах этого времени использовались электровакуумные лампы и внешняя память на магнитном барабане. В конце этого периода стали выпускаться устройства памяти на магнитных сердечниках. Надежность ЭВМ этого поколения была крайне низкой. [6] (Приложение 3, рис. 12, рис. 13, рис. 14, рис. 15, рис.16)

2.2. Второе поколение ЭВМ (1959 — 1967 гг.)

Элементной базой машин этого поколения были полупроводниковые приборы. Машины предназначались для решения различных трудоемких научно-технических задач, а также для управления технологическими процессами в производстве. Появление полупроводниковых элементов в электронных схемах существенно увеличило емкость оперативной памяти, надежность и быстродействие ЭВМ. Уменьшились размеры, масса и потребляемая мощность. С появлением машин второго поколения значительно расширилась сфера использования электронной вычислительной техники, главным образом, за счет развития программного обеспечения. Появились также специализированные машины, например ЭВМ для решения экономических задач, для управления производственными процессами, системами передачи информации и т.д. К ЭВМ второго поколения относятся:

ЭВМ М-40, -50 для систем противоракетной обороны;

Урал -11, -14, -16 - ЭВМ общего назначения, ориентированные на решение инженерно-технических и планово-экономических задач;

Минск -2, -12, -14 для решения инженерных, научных и конструкторских задач математического и логического характера;

Минск-22 предназначена для решения научно-технических и планово-экономических задач;

БЭСМ-3 -4, -6 машин общего назначения, ориентированных на решение сложных задач науки и техники;

М-20, -220, -222 машина общего назначения, ориентированная на решение сложных математических задач;

МИР-1 малая электронная цифровая вычислительная машина, предназначенная для решения широкого круга инженерно-конструкторских математических задач,

"Наири" – машина общего назначения, предназначенная для решения широкого круга инженерных, научно-технических, а также некоторых типов планово-экономических и учетно-статистических задач;

Рута-110 – мини ЭВМ общего назначения и ряд других ЭВМ.

ЭВМ БЭСМ-4, М-220, М-222 имели быстродействие порядка 20—30 тысяч операций в секунду и оперативную память—соответственно 8К, 16К и 32К. Среди машин второго поколения особо выделяется БЭСМ-6, обладающая быстродействием около миллиона операций в секунду и оперативной памятью от 32К до 128К (в большинстве машин используется два сегмента памяти по 32К каждый). [7]
Данный период характеризуется широким применением транзисторов и усовершенствованных схем памяти на сердечниках. Большое внимание начали уделять созданию системного программного обеспечения, компиляторов и средств ввода-вывода..
Вычислительные машины этого периода успешно применялись в областях, связанных с обработкой множеств данных и решением задач, обычно требующих выполнения рутинных операций на заводах, в учреждениях и банках. Эти вычислительные машины работали по принципу пакетной обработки данных. По существу, при этом копировались ручные методы обработки данных. Новые возможности, предоставляемые вычислительными машинами, практически не использовались. (Приложение 4, рис. 16, рис. 17, рис. 18, рис. 19)

2.3. Третье поколение ЭВМ (1968 — 1973 гг.)

Элементная база ЭВМ - малые интегральные схемы (МИС). Машины предназначались для широкого использования в различных областях науки и техники (проведение расчетов, управление производством, подвижными объектами и др.). Благодаря интегральным схемам удалось существенно улучшить технико-эксплуатационные характеристики ЭВМ. Например, машины третьего поколения по сравнению с машинами второго поколения имеют больший объем оперативной памяти, увеличилось быстродействие, повысилась надежность, а потребляемая мощность, занимаемая площадь и масса уменьшились. В СССР в 70-е годы получают дальнейшее развитие. Разрабатываются универсальные ЭВМ третьего поколения ЕС, совместимые как между собой (машины средней и высокой производительности ЕС ЭВМ), так и с зарубежными ЭВМ третьего поколения (IBM-360 и др. - США). В разработке машин ЕС ЭВМ принимают участие специалисты СССР. В то же время в СССР создаются многопроцессорные ЭВМ, выпускаются мини-ЭВМ "Мир-31", "Мир-32", "Наири-34". [2] Для управления технологическими процессами создаются ЭВМ серии АСВТ М-6000 и М-7000 (разработчики В.П.Рязанов и др.). Разрабатываются и выпускаются настольные мини-ЭВМ на интегральных микросхемах М-180, "Электроника -79, -100, -125, -200", "Электроника ДЗ-28", "Электроника НЦ-60" и др. К машинам третьего поколения относились "Днепр-2", ЭВМ Единой Системы (ЕС-1010, ЕС-1020, ЕС-1030, ЕС-1040, ЕС-1050, ЕС-1060 и несколько их промежуточных модификаций - ЕС-1021 и др.), МИР-2, "Наири-2" и ряд других. [4]

Характерной чертой данного периода явилось резкое снижение цен на аппаратное обеспечение. Этого удалось добиться главным образом за счет использования интегральных схем. (Приложение 5, рис. 21, рис. 22)

2.4. Четвертое поколение ЭВМ (1974 — 1982 гг.)

Элементная база ЭВМ - большие интегральные схемы (БИС). Машины предназначались для резкого повышения производительности труда в науке, производстве, управлении, здравоохранении, обслуживании и быту. Высокая степень интеграции способствует увеличению плотности компоновки электронной аппаратуры, повышению ее надежности, что ведет к увеличению быстродействия ЭВМ и снижению ее стоимости. Все это оказывает существенное воздействие на логическую структуру (архитектуру) ЭВМ и на ее программное обеспечение. Более тесной становится связь структуры машины и ее программного обеспечения, особенно операционной системы (или монитора) – набора программ, которые организуют непрерывную работу машины без вмешательства человека. К этому поколению можно отнести ЭВМ ЕС: ЕС-1015, -1025, -1035, -1045, -1055, -1065 (“Ряд 2”), -1036, -1046, -1066, СМ-1420, -1600, -1700, все персональные ЭВМ (“Электроника МС 0501”, “Электроника-85”, “Искра-226”, ЕС-1840, -1841, -1842 и др.), а также другие типы и модификации. [5] Первый компьютер появился в 1976 г. К ЭВМ четвертого поколения относится также многопроцессорный вычислительный комплекс "Эльбрус". "Эльбрус-1КБ" имел быстродействие до 5,5 млн. операций, а объем оперативной памяти до 64 Мб. У "Эльбрус-2" производительность до 120 млн. операций в секунду, емкость оперативной памяти до 144 Мб или 16 Мслов (слово 72 разряда), максимальная пропускная способность каналов ввода-вывода - 120 Мб/с. (Приложение 6, рис. 23, рис. 24)

Собрала для вас похожие темы рефератов, посмотрите, почитайте:

Введение

Механика — это отрасль физики, наука, изучающая движение материальных тел и взаимодействие между ними; в этом случае движение в механике описывается как временное изменение взаимного положения тел или их частей в пространстве.

Тематическая механика и ее разделы

Что касается предмета механики, то уместно сослаться на слова авторитетного ученого-механика Х.М. Тарга во введении к 4-му изданию его широко известного учебника теоретической механики: «Наука, посвященная решению любой проблемы, связанной с изучением движения или равновесия того или иного материального тела, а значит, и взаимодействий между телами, называется механикой в широком смысле этого слова. Теоретическая механика сама по себе является частью механики, в которой изучаются общие законы движения и взаимодействия материальных тел, т.е. те законы, которые применимы, например, как к движению Земли вокруг Солнца, так и к полету ракеты или артиллерийского снаряда и т.д. Другая часть механики состоит из различных общих и специальных технических дисциплин, посвященных проектированию и расчету всех видов конкретных конструкций, двигателей, механизмов и машин или их частей (частей).

Таким образом, предметная механика делится на:

теоретическая механика;
механика твёрдых сред;

Специальные механические дисциплины: теория механизмов и машин, сопротивление материалов, гидравлика, механика грунтов и др.

Теоретическая механика (в употреблении — теорема) — наука об общих законах механического движения и взаимодействия материальных тел.

Механика твёрдых сред — раздел механики, физики твёрдых сред и физики конденсированного состояния, посвящённый движению газообразных, жидких и деформирующихся твёрдых тел и силовым взаимодействиям в таких телах.

Другая важная особенность, используемая при разделении механики на отдельные секции, основана на тех представлениях о свойствах пространства, времени и материи, которые лежат в основе той или иной конкретной механической теории.

Данному атрибуту в границах механики присваиваются такие участки:

классическая механика;
релятивистская механика;
Квантовая механика.

Релятивистская механика — это отрасль физики, рассматривающая законы механики (законы движения тел и частиц) со скоростями, сравнимыми со скоростью света. На скоростях гораздо меньше скорость света переходит в классическую (ньютоновскую) механику.

Квантовая механика — это отрасль теоретической физики, описывающая физические явления, в которых эффект сравним по величине с константой Планка.

Механическая система

Механика занимается исследованием так называемых механических систем.

У механической системы есть определенное число k! Его состояние описывается с помощью обобщенных координат q_1,\points q_k,! и соответствующих обобщенных импульсов p_1,\points p_k,! Задача механики — исследовать свойства механических систем и особенно узнать их временную эволюцию.

Как один из классов физических систем, механические системы делятся на изолированные (замкнутые), замкнутые и открытые по способу взаимодействия с окружающей средой и по принципу изменения свойств с течением времени — на статические и динамические.

Основные механические системы:

точка массы
негосударственная система
гармонический генератор
Маятник математики
физический маятник
Крутильный маятник
Твердое государство
деформируемое тело
полностью эластичное тело
твёрдой окружающей среды.

Нетехническая система — это механическая система, которая, помимо геометрических и кинематических связей, имеет наложения, которые не могут быть сведены к геометрическим (их называют неголономическими).

Гармонический осциллятор (в классической механике) — это система, которая при смещении из положения равновесия испытывает восстанавливающую силу F, пропорциональную смещению x (по закону Крюка).

Твердая среда — это механическая система, обладающая бесконечным числом внутренних степеней свободы.

Критические механические дисциплины

Кинематика (по-гречески: κινειν — двигаться) в физике — это отрасль механики, которая занимается математическим описанием (с помощью геометрии, алгебры, математического анализа…) идеализированных движений тела (материальная точка, абсолютно твердое тело, идеальная жидкость) без учета причин движения (масса, силы и т.д.). Оригинальные концепции кинематики — это пространство и время.

Dynamics (Greek δύναμις — force) — раздел механики, исследующий причины механических движений. Динамика работает с такими терминами, как масса, сила, импульс, импульс- момент, энергия.

Кроме того, механика включает в себя следующие механические дисциплины (содержание которых в значительной степени пересекается):

Теоретическая механика
Небесная механика
Нелинейная динамика
Механика без углекислого газа
теория гироскопов
Теория вибраций
Теория устойчивости и катастрофы
Механика твердого тела
Гидростатика
Гидродинамика
Аэромеханика
Газовая динамика
Теория упругости
теория пластичности
Генетическая механика
Механика разрушения
Механика композитных материалов
Реология
статистическая механика
Механика расчёта
Специальные механические дисциплины
теория механизмов и машин
Предел прочности материалов
Структурная механика
Гидравлика
Механика грунта.

Некоторые курсы механики ограничиваются только твердыми телами. Изучение деформируемых тел основано на теории упругости (сопротивление материала — его первое приближение) и теории пластичности. В случае жидкостей и газов, а не жестких тел, необходимо прибегнуть к механике жидкостей и газов, основными участками которой являются гидростатика и гидрогазодинамика. Общей теорией, изучающей движение и равновесие жидкостей, газов и деформированных тел, является механика твердых сред.

Основной математический аппарат классической механики: Дифференциальное и интегральное исчисление, специально разработанное для этой цели Ньютоном и Лейбницом. Современный математический аппарат классической механики включает в себя, главным образом, теорию дифференциальных уравнений, дифференциальную геометрию (симплектическую геометрию, контактную геометрию, тензорный анализ, векторное расслоение, теорию дифференциальных форм), функциональный анализ и теорию операционной алгебры, теорию катастроф и бифуркаций. Другие разделы математики также используются в современной классической механике. В классической формулировке механика основывается на трех ньютоновских законах. Решение многих задач механики упрощается, если уравнение движения позволяет сформулировать законы сохранения (импульс, энергия, импульс и другие динамические переменные).

Различные формулировки механики

Все три ньютоновских закона для широкого спектра механических систем (консервативные системы, лагранжевые системы, гамильтонские системы) связаны с различными принципами вариации. В этой формулировке классическая механика таких систем основана на принципе стационарности действия: системы движутся таким образом, что гарантируется стационарность функции действия. Эта формулировка используется, например, в механике Лагранжа и Гамильтона. Уравнения движения в лагранжевой механике являются уравнениями Эйлера-Лагранжа, а в гамильтонской механике — гамильтонскими уравнениями.

Независимыми переменными, которые описывают состояние системы, являются, в гамильтоновской механике — обобщенные координаты и импульс, а в лагранжевой механике — обобщенные координаты и их временные производные.

Гамильтоновская механика — одна из формулировок классической механики.

Если использовать функциональность действия, определенную на реальной траектории системы, связывающей определенную начальную точку с произвольной конечной точкой, то аналогом уравнений движения являются уравнения Гамильтона-Якоби.

Следует отметить, что все формулировки классической механики, основанные на голотехнических принципах, являются менее общими, чем формулировки, основанные на уравнениях движения. Не все механические системы имеют уравнения движения, представленные уравнением Эйлера-Лагранжа, уравнением Гамильтона или уравнением Гамильтона-Якоби. Однако все формулировки полезны как с практической точки зрения, так и плодотворны с теоретической. Лагранжевая формулировка оказалась особенно полезной в теории поля и релятивистской физике, в то время как уравнения Гамильтона и Гамильтона-Якоби полезны в квантовой механике.

Заключение

Сегодня существует три типа ситуаций, в которых классическая механика больше не отражает реальность.

Свойства микромира невозможно понять в рамках классической механики. Особенно в сочетании с термодинамикой это создает ряд противоречий (см. классическую механику). Адекватным языком для описания свойств атомов и субатомных частиц является квантовая механика. Подчеркивается, что переход от классической к квантовой механике — это не простая замена уравнений движения, а полная реконструкция всего набора понятий (что такое наблюдаемая физическая величина, процесс измерения и т.д.).

На скоростях, близких к скорости света, даже классическая механика перестает функционировать, и необходимо перейти к специальной теории относительности. Этот переход также предполагает полный пересмотр парадигмы, а не простую модификацию уравнений движения. Однако, если пренебречь новым взглядом на реальность, чтобы попытаться вывести уравнение движения на путь F = ma, то мы должны ввести датчик массы, компоненты которого растут со скоростью. Эта конструкция уже давно стала источником многих недоразумений, поэтому ее не рекомендуется использовать.

Классическая механика становится неэффективной, если учитывать системы с очень большим количеством частиц (или большим количеством степеней свободы). В этом случае практический переход на статистическую физику.

Список литературы

Образовательный сайт для студентов и школьников

Эскиз механического тринадцатиразрядного суммирующего устройства с десятью колесами был разработан еще Леонардо да Винчи (1452— 1519). По этим чертежам в наши дни фирма IBM в целях рекламы построила работоспособную машину. Первая механическая счетная машина была изготовлена в 1623 г. профессором математики Вильгельмом Шиккардом (1592—1636). В ней были механизированы операции сложения и вычитания, а умножение и деление выполнялось с элементами механизации. Но машина Шиккарда вскоре сгорела во время пожара. Поэтому биография механических вычислительных устройств ведется от суммирующей машины, изготовленнойв1642г. БлезомПаскалем. В 1673 г. другой великий математик Готфрид Лейбницразработал счетное устройство, на котором уже можно было умножать и делить. В 1880г. В.Т. Однер создает в России арифмометр с зубчаткой с переменным количеством зубцов, а в 1890 году налаживает массовый выпуск усовершенствованных арифмометров, которые в первой четверти 19-ого века были основными математическими машинами, нашедшими применение во всем мире. Их модернизация "Феликс" выпускалась в СССР до 50-х годов. Мысль о создании автоматической вычислительной машины, которая бы работала без участия человека, впервые была высказана английским математиком Чарльзом Бэббиджем (1791—1864) в начале XIX в. В 1820—1822 гг. он построил машину, которая могла вычислять таблицы значений многочленов второго порядка.

1.2.1 .Машина Блеза Паскаля.

Рисунок 2-Машина Блеза Паскаля.

1.2.2. Машина Готфрида Лейбница

Следующим шагом было изобретение машины, которая могла выполнять умножение и деление. Такую машину изобрел в 1671 г. немец Готфрид Лейбниц. Хоть машина Лейбница и была похожа на "Паскалину", она имела движущуюся часть и ручку, с помощью которой можно было крутить специальное колесо или цилиндры, расположенные внутри аппарата.

1.2.3. Перфокарты Жаккара

Французский ткач и механик Жозеф Жаккар создал первый образец машины, управляемой введением в нее информацией. В 1802 г. он построил машину, которая облегчила процесс производства тканей со сложным узором. При изготовлении такой ткани нужно поднять или опустить каждую из ряда нитей. После этого ткацкий станок протягивает между поднятыми и пущенными нитями другую нить. Затем каждая из нитей опускается или поднимается в определенном порядке и станок снова пропускает через них нить. Этот процесс многократно повторяется до тех пор, пока не будет получена нужная длина ткани с узором. Для задания узора на ткани Жаккар использовал ряды отверстий на картах. Если применялось десять нитей, то в каждом ряду карты предусматривалось место для десяти отверстий. Карта закреплялась на станке в устройстве, которое могло обнаруживать отверстия на карте. Это устройство с помощью щупов проверяло каждый ряд отверстий на карте. Информация на карте управляла станком.

Читайте также: