Инструкция: изучите разобранный образец инженерного анализа вычислительного узла, выполните тренировочное упражнение и заполните проверочные задания. Срок сдачи сообщит преподаватель.
В любом многоразрядном сумматоре фундаментальной инженерной проблемой является операция межразрядного переноса. Когда в текущем разряде сумма достигает основания системы счисления ($9 + 1 = 10$), единица должна быть передана в соседний старший разряд. Если старший разряд также содержит девятку, возникает лавинообразный процесс (каскадный перенос, например $999\,999 + 1$).
Механическое решение (Паскаль, рычаг сотуара): Каждый разряд накапливает потенциальную энергию поднимаемого рычажка с грузом при повороте колеса от 0 до 9. При переходе с 9 на 0 рычаг срывается под силой тяжести и толкает шестерню следующего разряда. Ограничение: если падающий рычаг должен стронуть цепочку из 6 соседних рычагов, силы тяжести одного рычага недостаточно для преодоления трения покоя всех шестерён. Машину заклинивает.
Электромеханическое решение (Конрад Цузе, Z3 / Говард Эйкен, Mark I): Зубчатые связи заменены контактными группами реле. При возникновении переноса замыкается нормально разомкнутый контакт реле данного разряда, подавая напряжение на шину переноса следующего разряда. Результат: электрический импульс распространяется со скоростью света. Нет механического трения и механического сопротивления шестерён; ограничением является лишь индуктивность катушек и время срабатывания якоря (около 5–10 миллисекунд).
Сопоставьте способ ввода чисел и программ в Аналитической машине Бэббиджа и табуляторе Холлерита. В чём сходство принципа перфокарт и в чём ключевое физическое различие метода считывания отверстий?
Почему создание Аналитической машины Чарльза Бэббиджа в первой половине XIX века оказалось технологически невозможным при наличии детально разработанных чертежей, тогда как электромеханические машины 1940-х годов (Mark I, Z3) были успешно построены и функционировали круглосуточно? Приведите не менее трёх конкретных технологических факторов (допуски обработки, трение, коммутация).
Электромеханический комплекс Mark I содержал приблизительно 3 500 реле. Среднее время безотказной работы (MTBF) одного реле составляло 100 000 часов непрерывного функционирования. Сколько отказов реле в среднем происходило в комплексе за 24 часа непрерывных вычислений? Рассчитайте среднее время между сбоями всей машины (в часах) и сделайте вывод о необходимости профилактического обслуживания.
Что передать преподавателю: распечатанный лист с заполненными ответами либо файл в формате PDF, сформированный через функцию печати браузера.